Beschreibung der Beschaffung
Im Projekt MISDRO verfolgt die HSU das Ziel, automatisierte multivariate Inspektionssysteme zur Bauwerksprüfung nutzbar zu machen und die dafür notwendigen technischen Voraussetzungen zu entwickeln. Das System soll aus einer Drohne mit verschiedener Sensorik bestehen sowie aus Algorithmen
für den optimalen Flugpfad, die Zustandsanalyse auf Basis der Sensordaten und die Visualisierung mittels Weboberfläche. Durch ein neues automatisiertes multivariates Inspektionssystem, das neuartige bildgebende Sensorik zur Datenerfassung und KI-Algorithmen zu Zustandsanalyse umfasst, soll die Bauwerksprüfung von Stahltragwerken effizienter, sicherer und objektiver werden. Die Befliegung von Bauwerken mit unbemannten Luftfahrzeugsystemen (UAS) erfolgt bisher manuell durch Piloten; automatisierte Befliegungen gibt es noch nicht. Ferner beschränken sich bisherige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf optische Geräte; andere bildgebende Sensorik wird bislang nicht verwendet. Auch sind Infrastrukturbauwerke aus dem Baustoff Stahl- und Stahlverbund diesbezüglich unbeforscht.
Ein weiteres bislang ungelöstes Problem ist, dass bei der Verwendung von KI zur Schadenserkennung eine hohe Bildauflösung notwendig ist. Wird der Schaden durch eine zu geringe Pixelzahl dargestellt, kann die üblich verwendete KI diesen nicht als solchen einordnen. Zudem ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit nach wie vor eher gering, was wiederholte Befliegungen notwendig machen würde. Ziel des MISDRO-Projekts ist es, neben der Entwicklung eines UAS-Prototyps auch die KI-Algorithmen weiterzuentwickeln, um die Schadenserkennung bereits bei geringerer Auflösung zu ermöglichen und die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Die HSU beabsichtigt, das UAS mit einer Sensor-Daten-Fusionstechnik auszustatten. Im Laufe des Projekts ist von den Projektbeteiligten gemeinsam eine Gewichtung der unterschiedlichen Sensoren vorzunehmen. Die Praktikabilität der Sensoren soll durch Flugversuche untersucht werden. Im Anschluss daran sind sowohl bei Anleitung der KI als auch in Bezug auf die Entwicklung der Soft- und Hardware des UAS Anpassungen vorzunehmen.
Der Auftragnehmer soll als Experte für Drohen und Sensorik an dem Projekt teilnehmen. Er muss folgende Leistungen im Rahmen des Projekts MISDRO erbringen:
• Bereitstellung eines UAS für Labor- und Feldtests mit einer Traglast von 1,5 kg, einer Flugzeit von mind. 15 Minuten, der Fähigkeit zum Einsatz bis Windgeschwindigkeiten von 3,6 m/s (2Bft) und eines „Detect and Avoid“ System zur Kollisionsvermeidung;
• Sicherstellung, dass eine „Hardware in the loop“ Simulation mit der Simulationssoftware GAZEBO möglich ist;
• Weiterentwicklung des UAS, insbesondere so, dass das UAS am Ende über eine Traglast von 3 kg und eine Flugzeit von 20 bis 30 Minuten verfügt und Bereitstellung eines entsprechenden UAS (finale Version);
• Bereitstellung einer geeigneten Steuerung für das UAS, die alle Funktionen beinhaltet, die einen sicheren vollautonomen Betrieb aus technischer Sicht erlauben, auf dem offenen Standard PX4 basiert und mit dem echtzeitfähigen Softwareframework ROS (robot operating system) und ROS2 kompatibel ist und in der Routinen für einen automatischen Fail-Safe integriert sind, die bei systemkritischen Hard- und Softwarefehlern sowie Kommunikationsverlust eine Notlandung ermöglichen, sowie die Sicherstellung der jederzeitigen Möglichkeit des manuellen Eingriffs.
• Sichere Auslegung der Kommunikation mit dem UAS, sowohl im Hinblick auf Security (Verhinderung von Datenmanipulation und Preisgabe von Informationen) als auch auf Safety (sicherheitskonforme Funktionalität/Vorhalten einer redundanten Kommunikation);
• Teilnahme an Flugversuchen im Freifeld im Zuge der Test- und Validierungsphase;
• Teilnahme an regelmäßigen Statustreffen und Telefonkonferenzen;
• Unterstützung beim Berichtswesen und Lieferung der entsprechenden Textbausteine über den Fortschritt der Forschungs- und Entwicklungsaufgaben.