Bereits im Wintersemester 2013/14 untersuchte Steiper hierzu im Rahmen eines Forschungssemesters an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München die algorithmischen Fragestellungen und entwickelte die ersten Lösungsansätze und Softwarekomponenten. Im darauffolgenden Sommersemester begann er schließlich mit dem Bau eines Multicopters. Aktuell beschäftigt er sich mit der Optimierung und Weiterentwicklung der Softwarekomponenten.
Zweck eines Indoor-Navigationssystems ist es, einen kollisionsfreien Pfad zu einem vorgegebenen Ziel zu bestimmen, dem das Fluggerät ohne externe Unterstützung folgen kann. „Ohne eine 3D-Karte der zu untersuchenden Innenräume ist es allerdings nicht möglich, diesen Pfad festzulegen“, beschreibt Professor Steiper die Problemstellung seines Forschungsprojektes. Das Fluggerät müsse deshalb gleichzeitig die Kartenerstellung und die Bestimmung der eigenen Position in dieser Karte selbst vornehmen. Dazu wird eine sogenannte SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)-Komponente benötigt.
Da bei der Indoor-Navigation nicht auf GPS-Informationen zurückgegriffen werden kann, nutzte Frank Steiper in seinem Projekt RGB-D Kameras, welche neben Farb- auch Distanzinformationen liefern. Aus den von diesen Kameras bereitgestellten 3D-Tiefenbildern werden wiedererkennbare, dominante Flächen extrahiert, die es ermöglichen, die Position des Fluggeräts zu jedem Zeitpunkt festzulegen. Die aufgenommenen 3D-Einzelbilder lassen sich danach zu einem konsistenten, räumlichen 3D-Gesamtmodell des Gebäudes kombinieren.
Bislang wurden die von Frank Steiper entwickelten Komponenten im Rahmen von Tests innerhalb der Hochschule genutzt. Jetzt soll damit begonnnen werden, Industriepartner für die Umsetzung von konkreten Anwendungen zu gewinnen.
Bis die Multicopter tatsächlich in der Praxis für Indoor-Anwendungen eingesetzt werden können, ist laut Professor Steiper allerdings noch einiges an Forschungsarbeit zu leisten. Erste kommerzielle Produkte werde es voraussichtlich schon in den nächsten ein bis zwei Jahren geben, allerdings werde es sich dabei mehr oder weniger um ferngesteuerte Fluggeräte handeln. Kommerzielle Anwendungen mit weitgehend autonom agierenden Fluggeräten, die komplexere Aufgaben selbstständig ausführen können, kann er sich erst in frühestens fünf Jahren vorstellen. Dabei spiele die Frage der Sicherheit eine entscheidende Rolle, da zum Beispiel der Einsatz solcher Fluggeräte in Produktionshallen während der Arbeitszeit ein Risiko für Menschen darstellen kann. „Verfahren zur Kollisionsvermeidung in dynamischen Umgebungen sind Gegenstand der aktuellen Forschung. Ebenso müssen die Navigations- und Planungssysteme sehr robust gegen Ausfälle von Sensoren und sich dynamisch verändernden Umgebungen sein“, so Professor Steiper.
