Drohnen mit Künstlicher Intelligenz - Master-Projekt - Studienfeld Intelligente Systeme (WS2526)

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Drohnen mit Künstlicher Intelligenz - Master-Projekt - Studienfeld Intelligente Systeme (WS2526)

Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Projekts bilden Gruppen aus maximal vier Personen. Jede Gruppe bekommt eine KI-fähige FPV-Drohne und die nötigen Komponenten gestellt. Ihre Aufgaben sind die Entwicklung, Implementierung, Untersuchung und Bewertung von spannenden und gut nachvollziehbaren Drohnen-KI-Anwendungen.

Aufgabe 1: Aufgabe 1: Mit der FPV-Drohne und den zusätzlichen Hardwarekomponenten (Einplatinencomputer, Kamera, A/V-Video-Grabber, KI-Beschleuniger, etc.) vertraut machen.

Fähigkeiten und Grenzen der Hardwarekomponenten kennenlernen. Diese sind:

Rahmen, Flight Controller und Electronic Speed Controller, FPV-Sender (für Video), ELRS-Empfänger, Motoren, GPS-Empfänger, Kamera(s), Akkus, Fernbedienung, Einplatinencomputer (z.B. Raspberry Pi Zero 2 WH), KI-Beschleuniger (z.B. Google Coral USB Accelerator), FPV-Brille, A/V-Video-Grabber etc.

Fähigkeiten und Grenzen der Softwarekomponenten kennenlernen. Diese sind:

Flight Controller Firmware (Betaflight, INAV, ArduPilot), Ground Control Station (z.B. QGroundControl für ArduPilot), Betriebssystem (z.B. Raspberry Pi OS, Ubuntu) für den Einplatinencomputer, KI-Software (z.B. TensorFlow Lite, YOLO), etc.
Der Fokus des Projekts sind die KI-Anwendungen (siehe Aufgabe 2)! Der Bau einer neuen Drohne ist nicht nötig und auch nicht das Projektziel. Umbauten an den vorhandenen Drohnen sind möglich, wenn gewünscht.

Aufgabe 2: KI-Anwendung(en) entwickeln, integrieren und testen. Mögliche Einsatzbereiche sind z.B.

Informatik: Objekterkennung (z.B: Erkennung von Personen und Tieren)
Logistik: Automatische Lieferungen und Abholungen von Objekten
Geografie: Biodiversitätsforschung oder Erkennung von Unwetterschäden
Ingenieurwissenschaften: Bauwerksinspektionen
Agrarwissenschaften: Überwachung von Pflanzen und Schädlingsbefall
Archäologie: Luftbildaufnahmen
Atmosphärenforschung: Smogmessungen

Aufgabe 3: Möglichkeiten für Autopilot recherchieren und integrieren.

zum Beispiel mit INAV und ArduPilot.

Aufgabe 4: Möglichkeiten für Delivery/Payload recherchieren und integrieren.

Entwickeln und Testen Sie einen einfachen Drop-Mechanismus (z.B. mit Servo).

Aufgabe 5: Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse der Aufgaben 1--4.

Sie entwickeln Dokumentationen und Anleitungen, die Studierende, Forschende und Lehrende in die Lage versetzen sollen, die KI-Drohnen-Szenarien nachzubauen und für eigene Module und Forschungsprojekte zu nutzen.
Es wird keine Folienpräsentationen und PDF-Projektberichte geben! Jedes Team entwickelt eine vollständige und verständliche Online-Dokumentation (z.B. via GitHub-Pages) und präsentiert ihre Ergebnisse mit einem Poster und einer Live-Demonstration.

Zeitplan für das Semester

Der Stundenplan kann sich im Laufe des Semesters ändern. Bitte regelmäßig kontrollieren!

Mittwochs von 10 bis 12 Uhr können wir die Mehrzweckhalle in Gebäude 10 für Flugversuche nutzen. Wenn nichts anders vereinbart ist, treffen wir uns aber zuerst im Labor 2-033 und gehen dann gemeinsam hin.

Datum	Zeit	Raum	Inhalte
15.10.2025	10:00-13:00	2-033	Einführungsveranstaltung, Gruppenfindung, Anforderungsanalyse, Projektplanung (Zeitplanung)
22.10.2025	10:00-13:00	2-033	Gruppenarbeit
29.10.2025	10:00-13:00	10-MZH, 2-033	Flugtests in der Mehrzweckhalle, Gruppenarbeit im Labor
05.11.2025	10:15-13:00	10-MZH, [1-022\|2-033]	Flugtests in der Mehrzweckhalle, Gruppenarbeit im Labor
12.11.2025	10:00-13:00	10-MZH, 2-033	Flugtests in der Mehrzweckhalle, Gruppenarbeit im Labor
19.11.2025	10:00-13:00	10-MZH, 2-033	Flugtests in der Mehrzweckhalle, Gruppenarbeit im Labor
26.11.2025	-----	-----	U!REKA Day
03.12.2025	-----	-----	Dienstreise
10.12.2025	10:00-13:00	10-MZH, 2-033	Flugtests in der Mehrzweckhalle, Gruppenarbeit im Labor
17.12.2025	10:00-13:00	10-MZH, 2-033	Flugtests in der Mehrzweckhalle, Gruppenarbeit im Labor
03.12.2025	-----	-----	Weihnachtsferien
03.12.2025	-----	-----	Silvester
07.01.2026	10:00-13:00	10-MZH, 2-033	Flugtests in der Mehrzweckhalle, Gruppenarbeit im Labor
14.01.2026	10:00-13:00	10-MZH, 2-033	Flugtests in der Mehrzweckhalle, Gruppenarbeit im Labor
21.01.2026	10:00-13:00	10-MZH, 2-033	Flugtests in der Mehrzweckhalle, Gruppenarbeit im Labor
28.01.2026	10:00-13:00	2-033	Demonstration und Präsentation der Projektergebnisse aller Teams, Abschlussveranstaltung

Dokumente

		KI-Drohnen: Ein zweisprachiges Handbuch über Entwurf, Bau und Einsatz von KI-fähigen Drohnen für wissenschaftliche Projekte und Lehre (Stand: 16.11.2025)
		Projektbeschreibung
		Project description

Ausstattung

Jedes Team erhält folgende Ausrüstung:

FPV-Drohne 3,5'' mit CineWhoop-Rahmen (inkl. Propellerschutz) komplett aufgebaut und flugfähig
Skyzone Cobra X FPV-Brille
Radiomaster Boxer ELRS Sender (Fernbedienung) mit Firmware EdgeTX v2.11.3 und passend zum Empfänger konfigurierter Binding Phase: drone[1-3]
Google Coral USB Accelerator KI-Beschleuniger
Raspberry Pi Zero 2 WH Einplatinencomputer

Auf der SD-Karte ist ein Raspberry Pi OS Lite (32-bit) auf Basis von Debian 11.11 (Bullseye) installiert. Bei dieser Version sind die zum Google Coral USB Accelerator benötigten Bibliotheken und die erforderliche Python-Version sehr einfach zu installieren.

Raspberry Pi Camera Module v2
Mini-HDMI zu Standard-HDMI-Kabel
Micro-USB (m) auf USB Typ A (f) Kabel
USB-Audio/Video-Grabber (MacroSilicon MS210x)
Smoke Stopper (Kurzschlussschutzstecker)
SkyRC B6neo+ Ladegerät
Imbus- und Sechskant-Schraubenschlüssel in den für FPV-Drohnen üblichen Größen
Ersatzpropeller (3.5'')
USB-Kartenlesegerät für SD und MicroSD-Speicherkarten

Die vorbereiteten Drohnen sind im Detail...

Drohne 1

Rahmen: GEPRC Cinelog 35 GEP-CL35 3.5 Zoll CineWhoop Frame Kit
Flugcontroller: Flywoo GOKU GN745 (STM32F745, 216MHz, 1MB Flash) 45A AIO 2-6S AM32 (Betaflight v4.5.2)
Camera: Caddx Ratel Pro 1500TVL Analog
Videosender: SpeedyBee TX800 VTX

Kanal: 5733 MHz (Band: BOSCAM/RichWave, Channel: 1)

VTX-Antenne: Flywoo 60mm Osprey 5.8GHz RHCP SMA
Empfänger: Radiomaster XR1 ELRS Dual Band RX (Firmware: ExpressLRS 3.6.0)

Binding Phase: drone1

Motoren: Emax Eco II 2004 3-6S 3000KV
Propeller: Gemfan 90mm D90-5 3.5" Ducted 5-Blatt Propeller
GPS: HGLRC M100 mit Kompass

Drohne 2

Rahmen: SpeedyBee BEE35 Pro 3.5 CineWhoop Frame Kit
Flugcontroller: Flywoo GOKU F722 PRO Mini V2 (STM32F722, 216MHz, 512kB Flash) 45A Stack 3-6S AM32 (Betaflight v2025.12.0-BETA)
Camera: RunCam Phoenix 1000TVL Analog
Videosender: SpeedyBee TX800 VTX

Kanal: 5771 MHz (Band: BOSCAM/RichWave, Channel: 3)

VTX-Antenne: TrueRC Singularity 5.8GHz RHCP SMA
Empfänger: Radiomaster XR1 ELRS Dual Band RX (Firmware: ExpressLRS 3.6.0)

Binding Phase: drone2

Motoren: Emax Eco II 2004 3-6S 3000KV
Propeller: Gemfan 90mm D90-5 3.5" Ducted 5-Blatt Propeller
GPS: HGLRC M100 mit Kompass

Drohne 3

Rahmen: SpeedyBee BEE35 Pro 3.5 CineWhoop Frame Kit
Flugcontroller: Flywoo GOKU F722 PRO V2 (STM32F722, 216MHz, 512kB Flash) 55A Stack 3-6S AM32 (Betaflight v4.5.2)
Camera: Caddx Ratel Pro 1500TVL Analog
Videosender: SpeedyBee TX800 VTX

Kanal: 5847 MHz (Band: BOSCAM/RichWave, Channel: 7)

VTX-Antenne: Foxeer Lollipop 4 RHCP
Empfänger: Radiomaster XR1 ELRS Dual Band RX (Firmware: ExpressLRS 3.6.0)

Binding Phase: drone3

Motoren: Axisflying C206 2006 2500KV 4-6S
Propeller: Gemfan 90mm D90-5 3.5" Ducted 5-Blatt Propeller
GPS: Matek M10Q-5883 GPS mit Kompass

Teams

TBD

Gruppe 1

Gruppe 2

Poster: TBD
Dokumentation: TBD
Project Page: TBD

Gruppe 3

Poster: TBD
Dokumentation: TBD
Project Page: TBD

Kontakt

Zu erreichen bin ich am besten per E-Mail: christianbaun@fb2.fra-uas.de

Prof. Dr. Christian Baun
Frankfurt University of Applied Sciences
(1971-2014: Fachhochschule Frankfurt am Main)
FB 2: Informatik und Ingenieurwissenschaften
Stand: 16.11.2025