Automatisierte Befliegung von Windenergieanlagen mit einem Multikopter zu Inspektionszwecken

• Automated inspection of wind turbines with a multicopter for inspection purposes

Schäfer, Björn Erwin; Abel, Dirk (Thesis advisor); Moormann, Dieter (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2020, 2021)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2020

Kurzfassung

Die Inspektion von Bauwerken und industriellen Anlagen ist ein vielversprechendes Anwendungsfeld mobiler Roboter. Multikopter sind unbemannte Luftfahrtsysteme, die dank leistungsfähiger Sensorik und innovativer Steuerungsalgorithmen zunehmend automatisiert und mittelfristig gar autonom agieren können. Dadurch ist die systematische, gefahrlose und zeiteffiziente Inspektion von ansonsten nur schwer zugänglichen Gebäude- und Anlagenteilen möglich. In dieser Arbeit wird die automatisierte Befliegung von Windenergieanlagen zum Zwecke der Inspektion thematisiert. Es wird ein umfassendes Konzept präsentiert, das die Sensorik und die Steuerung eines Multikopters beinhaltet. Kernelemente des Konzepts sind die Kartierung einer Windenergieanlage, die Pfadplanung, die Pfadfolgeregelung und die Kollisionsvermeidung für einen Multikopter. Ein 2-D-Laserscanner und ein hochgenauer GNSS-Empfänger (Abk. für Global Navigation Satellite System) sind die wesentlichen Hardwarekomponenten. Die Konzeptvalidierung erfolgte zunächst per Simulation mit ROS (Abk. für Robot Operating System) und Matlab/Simulink. Darüber hinaus wird ein Multikopter-Prototyp vorgestellt, mit dem das Konzept unter realistischen Einsatzbedingungen experimentell validiert wurde.