Ars Electronica | Futurelab

Das Ars Electronica Futurelab – die Linzer Zukunftsschmiede im Spannungsfeld zwischen Kunst und Wissenschaft – zeichnet für die Weltneuheit verantwortlich, 50 Quadrocopter in einem Formationsflug fliegen zu lassen, und das auch noch Outdoor.

Dieser Artikel beschreibt wie dieses Vorhaben begann, wer und was hinter diesem sinnlichem Erlebnis steht und wohin die Reise ab hier geht.

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“Eine zündende Idee alleine macht noch keinen Sommer“, sagt Horst Hörtner, Leiter des Ars Electronica Futurelab und oberster Drohnenpilot der Mannschaft. Intensive Recherche im Bereich der UAVs (Unmaned Aerial Vehicles) führte zu den führenden Institutionen weltweit: der ETH-Zürich und dem GRASPlab der University of Pennsylvania. Ausführliche Telefonate mit beiden, und auch mit Joe Paradiso vom MIT-Medialab führten zuerst zur Einschätzung, dass dieses Vorhaben in der zur Verfügung stehenden Zeit und mit den verfügbaren Mitteln unmachbar scheint.

Doch die Idee ließ nicht locker. Unnachgiebigkeit und mit dem Wissen über die technische Exzellenz des Ars Electronica Futurelab ging es weiter. Alles lag scheinbar in unerreichbarer Ferne – als Hörtner die Idee zum ersten Mal seinem Team vorstellte. Mit dabei bereits seine Auswahl eines Quadcopter-Modells Hummingbird von Ascending Technologies.

Von hier an ging es Schlag auf Schlag. Zuerst die Kontaktaufnahme mit Ascending. Daniel Gurdan, CEO und Entwicklungsleiter von Ascending: “Als ich zum ersten Mal von der Anfrage erfahren habe, dachte ich es sei ein Hirngespinst von irgendwelchen Verrückten. Erst als die hartnäckig blieben und beim dritten Kontakt immer noch vom selben Vorhaben sprachen, war mir klar: es ist denen durchaus ernst!“

Wie ernst es dem Linzer Team war, untermauerte die Präsentation des ersten Schwarm-Simulators bei einem der Besuche. Unter Florian Berger entwickelte das Team ein System, das in der Lage war, das Flugverhalten von 50 dieser QuadCopter realistisch umzusetzen, inklusive etwaiger Positions-Messfehler des GPS; es stand damit das Vorhaben in seinen Details fest.

Es würde eine Bodenstation (Flight controll) geben, die mit jeder einzelnen Drohne kommuniziert. Jede der Drohnen würde ständig ihr aktuellen Positionsdaten kommunizieren und Flight Controll reagiert in Echtzeit auf Abweichungen vom Pfad. Jede Bewegung wird also von diesem Server vorgegeben und alle Bewegungsabläufe ständig auf Kollision geprüft. Gegebenenfalls greift der Server korrigierend in die Flugbahnen ein und berechnet alle Positionsdaten aufs Neue, um diese wieder an alle zu kommunizieren und so weiter.

Fotocredit Gregor Hartl

Andreas Jalsovec entwickelte mit seinem Team eine Methode zur Gestaltung des Flugverhaltens des Schwarms. Es entstand ein 3D-Studio-Max Grid, indem beliebig viele Punkte, so wie in jedem 3D-Animationsprojekt, entworfen werden konnten. Die Ergebnisse der Animation inklusive aller Lichtwerte wurden erst an den “Schwarm-Simulator“ übergeben und konnten dort im WYSIWYG sofort überprüft werden. Aus dieser Simulator-Oberfläche entstand die Flight-Controll-Engine, der Server der den Schwarm nach Vorgaben der Animationen des Designteams durch die Luft bewegt. Um all das in der notwendigen Geschwindigkeit und ohne allzu große Latenzzeit zu bewerkstelligen, hat das Ars Electronica Futurelab unter Ben Olsen die Kommunikation der Drohnen zur Flight-Controll völlig neu implementiert und auf die eingesetzten 2,4Ghz-Module optimiert.

Wie kommt das Licht auf die Drohnen?

Um das nachvollziehen zu können, muss man wissen, dass Ascending am Hummingbird im Vergleich zum Original einiges speziell für dieses Projektvorhaben adaptiert hat. Start- und Landemanöver wurden für die Flight Controll freigegeben, das Flugverhalten leicht modifiziert und – und dieser Sprung findet sich nun auch im Serienprodukt – eine verbesserte Software Library wurde entwickelt, um die Kommunikation zwischen HighLevel und LowLevel CPU sowie die Kommunikation über SPI zu den LED-Modulen zu verbessern.

Derart ausgestattet wurde es den Drohnen möglich die Licht-Texturen der Animationen von Michael Mayr zu übernehmen. Unter Michael Platz wurden im Ars Electronica Futurelab noch wesentliche Bauteile hinzugefügt, darunter vor allem die LED-Module, die Diffuser und die Landegestelle, sodass die „”Schwarm-Hummingbirds“ doch deutlich vom Serien-Hummingbird abweichen.
Allerdings stehen diese “Schwarm-Hummingbirds“ jetzt für weitere Eventeinsätze zur Verfügung! Wir hoffen darauf, möglichst vielen dieses spektakuläre Ereignis live präsentieren zu können.

Die Weiterentwicklung?

Wer das umtriebige Atelier-Labor an der Donau kennt, weiß dass dies erst der Anfang sein kann. Wohin geht die Reise? Nun geht es an potentielle Verbesserungen im Detail und am Ausbau der Anzahl. 50 sind cool 500 aber nicht so gut wie 5000…

An welchen Entwicklungsschritten aber tatsächlich weiter gearbeitet wird, darüber schweigt sich Hörtner noch aus: “Das hängt stark von den Inhalten ab, die uns jetzt damit gelingen. Die technische Hürde ist erst einmal genommen – jetzt geht es darum die künstlerische Tragfähigkeit dieser neuen Technologie auszuloten.“

Der Ansatz geht dabei über die bloße graphische 2D bzw. 3D Darstellung im Realraum hinaus. Eine der möglichen Anwendungen zielt auf eine Augmentierung des Realraums indem die Bildpunkte mit der Umgebung in Bezug gesetzt werden. So kann beispielsweise eine geplante Autobahnbrücke an Ort und Stelle in den Raum gezeichnet werden.

Spaxels / Klangwolke - Quadrocopter

Wie kommt das Licht auf die Drohnen?

Die Weiterentwicklung?

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