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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.

Dokumente

		KI-Drohnen: Ein zweisprachiges Handbuch über Entwurf, Bau und Einsatz von KI-fähigen Drohnen für wissenschaftliche Projekte und Lehre (Stand: 18.10.2025)
		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

• Poster: TBD
• Dokumentation
• Project Page

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