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Die Erfindung betrifft ein gasballongetragenes Fluggerät mit Roboterfunktionen, das in Innenräumen verwendet wird. Der Gasballon ist mit einem Gas gefüllt, das eine geringere Dichte als die ihn umgebende Luft aufweist, und kombiniert mit einem Antrieb, einer Arbeitsvorrichtung und einer Steuereinrichtung.
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Bekannt sind Gasballons, die im Freien genutzt werden.
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Bei der Wetterforschung lässt man zu Messzwecken Gasballons bis in große Höhen aufsteigen, wo sie entweder platzen oder wo der Aufstieg durch das Erreichen der Ausdehnfähigkeit des Gasballons unterbrochen wird.
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Weiter ist die Verwendung von Gasballons bei der Aufnahme von Luftbildern bekannt.
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Aus der
DE 91 07 655.2 U1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von fotografischen Luft- und Höhenaufnahmen bekannt, bei der ein Ballon über ein Lagerelement und eine Trägerplattenform mit einer fotografischen Aufnahmeeinrichtung verbunden ist. Der Ballon ist als Fesselballon ausgebildet und verfügt über keinen Antrieb für Seitenbewegungen, was ein wesentlicher Nachteil ist.
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In der
DE 10 2006 009 030 B3 wird weiter vorgeschlagen, einen im freien eingesetzten Gasballon durch LEDs zu beleuchten und zu Werbezwecken zu nutzen.
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Weiterhin finden Gasballons mit geschlossener fester Ballonhülle beim Lastentransport Verwendung. Notwendige Höhensteuerungen werden dabei durch Gasablassen (Abstieg) oder Lastminimierung (Aufstieg) erreicht. Für eine Richtungssteuerung beim Horizontalflug werden Propeller genutzt, die unterhalb des Gasballons angeordnet sind (
CH 75936 ) oder bewegliche Strahldüsen, die die Richtung und Intensität des Strahls ändern können (
DE 203 15 020 U1 ).
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Die Verwendung von Gasballons in Innenräumen ist zu Spiel- und Werbezwecken bekannt, wobei diese in der Regel durch Seile fixiert werden, um zu verhindern, dass die Ballons sich im Deckenbereich sammeln, denn wie oben bereits erwähnt, steigen Gasballons mit expandierbarer Ballonhülle auf bis sie platzen.
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Ein weiteres Problem bei der Verwendung von Gasballons besteht darin, dass Gasballons ohne eine spezielle Ballonhülle das Füllgas hindurch diffundieren lassen und damit bereits nach kurzer Zeit ihre Steigfunktion verlieren.
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In der
DE 3039799 A1 wurde deshalb für einen Spielzeug- oder Werbeballon, der sich durch eine sehr lange Schwebezeit auszeichnen soll, vorgeschlagen, die Ballonhülle aus einer Metallfolie, die auf mindestens einer Seite eine nichtelastomere Polymerschicht aufweist, herzustellen.
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Der aluminiumbeschichtete Spielzeugballon nach der
US 4 931 028 A ist heliumgefüllt und weist zwei am Ballon angeordnete elektronisch angetriebene Propeller für den Horizontalflug auf. Die Elektromotore und die Technik für die Flugsteuerung werden durch eine Batterie gespeist. Der Ballon ist in Räumen und auch im Freien einsetzbar und dient als reines Flugobjekt der Belustigung oder der Darstellung aerodynamischer Prinzipe.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen gasballongetragenen Flugroboter vorzuschlagen, der in Innenräumen gesteuert fliegend nutzbar ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der gasballongetragene Flugroboter zur Verwendung in Innenräumen weist erfindungsgemäß auf
- – einen Gasballon, der so einstellbar ist, dass eine vorgesehene oder vorgegebene horizontale Schwebehöhe realisierbar ist,
- – eine den Ein-/Auslass des Gasballons verschließende steuerbare Ventileinheit,
- – eine mit der Ventileinheit verbundene und gegenüber dieser richtungsverstellbare elektromotorische Antriebseinheit für die Bewegung des Flugroboters,
- – mindestens eine in die Ventileinheit einsetzbare oder mit dieser verbindbare Arbeitsvorrichtung,
- – eine in der Ventileinheit angeordnete Steuereinheit für mindestens die Steuerung der Ventileinheit und die Antriebseinheit einschließlich deren Ausrichtung und
- – einen Energiespeicher mindestens zur Betätigung der Ventileinheit, der Steuereinheit und der Antriebseinheit.
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Um eine vorgesehene oder vorgegebene horizontale Schwebehöhe und damit eine Schwebeebene des gasballongetragenen Flugroboters einzustellen, ist vorgesehen, dass das Füllvolumen des Gasballons einstellbar ist. Durch die ebenfalls vorgesehene einstellbare Begrenzbarkeit der Ausdehnung des Gasballons ist die Aufstiegshöhe ebenfalls festlegbar.
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Dabei versteht es sich, dass die durch die Schwebehöhe bestimmte Schwebeebene keine ideale Schwebeebene ist, sondern ein Toleranzraum zwischen zwei horizontalen Ebenen, denn auch in Innenräumen, Hallen, Höhlen usw. wirken Luftströmungen, existieren Temperaturunterschiede und weitere Faktoren, die auf den Flugroboter einwirken und ihn von der Idealebene ablenken können.
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Bei der vorgesehenen Antriebseinheit kommen bevorzugt paarweise und beidseitig an der Ventileinheit angeordnete Propeller zum Einsatz, die bevorzugt elektromotorisch angetrieben sind. Diese Propeller dienen einmal der Bewegung in der horizontalen Schwebeebene, wobei durch eine Einzelansteuerung gleiche und unterschiedliche Vortriebsleistungen realisierbar sind und damit ein Geradeausflug oder ein Kurvenflug. Diese Propeller dienen weiter dazu, Bewegungen gegenüber der horizontalen Schwebeebene zu realisieren. Dazu sind in einer weiteren Ausgestaltung die Propellerachsen gegenüber der Schwebeebene unter einem Winkel verschwenkbar an der Ventileinheit angeordnet.
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Die Steuerung der Antriebseinheit und damit die Drehzahl der Propeller und deren Anstellung gegenüber der Ventileinheit wird durch die Steuereinheit realisiert, wobei diese programmgesteuert arbeitet und/oder über eine Empfangseinheit mit einer entfernten Steuereinheit drahtlos zum Empfang von Steuersignalen gekoppelt ist.
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Auf diese Weise können vorgesehene Flugbahnen für den gasballongetragenen Flugroboter vorab programmiert und dann realisiert werden. Dies ist von besonderer Bedeutung für Überwachungsflüge. Andererseits ist es auch möglich eine Handsteuerung vorzunehmen oder in einen programmgesteuerten Flug durch eine Handsteuerung einzugreifen. Analog lassen sich die Arbeitsvorrichtungen steuern.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Flugroboter über Sensoren zur Erkennung von Hindernissen verfügt, so dass Signale generierbar sind, die bei der Steuereinrichtung eine Kurskorrektur auslösen.
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Ferner ist vorgesehen, den Flugroboter mit Bildaufnahme- und -analysetechnik auszurüsten, um Zielobjekte selbständig zuerkennen und anzufliegen. Auch hier werden entsprechende Signale für die Steuerung der Antriebseinheit generiert.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verfügt der gasballongetragene Flugroboter auch über eine drahtlos arbeitende Sendeeinrichtung, die bevorzugt zur Übertragung von Daten der Arbeitsvorrichtung dient.
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Über eine drahtlose Sende- und Empfangseinheit ist es auch möglich, Daten, die der Flugsteuerung dienen, wie Daten zu Hindernissen oder zu Zielen, zu Verarbeitungszwecken, an einen stationären Rechner zu senden und zurück in Form von Steuerbefehlen an die Steuereinrichtung zur Antriebssteuerung.
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In einer vorteilhaften Ausführung werden Mobiltelefone oder Smartphones als Sende- und Empfangseinheiten genutzt und eine Steuerungssoftware auf diesen gespeichert.
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Arbeitsvorrichtungen sind insbesondere Kameras und Messsensoren für akustische Signale und/oder für eine Temperaturmessung und/oder für Strahlungsmessungen und/oder für Bewegungsmessungen und/oder für Luftmessungen. Diese Aufzählung ist nicht abschließend.
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Einige wenige gasballongetragene Flugroboter der vorgeschlagenen Art können auf diese Weise Überwachungsaufgaben unterschiedlichster Art in großen ausgedehnten Innenräumen wahrnehmen und dabei eine große Zahl stationärer Sensoren oder Kameras ersetzen oder solche ergänzen. Durch das Senden eines Ortungssignals ist stets der jeweilige Flugort der Gerätes bekannt, so dass Ort, Zeit und Ereignis anzeigbar sind.
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Ein weiteres großes Anwendungsfeld sind Studioaufnahmen bei der Filmproduktion, denn die Kamera des gasballongetragenen Flugroboters lässt eine uneingeschränkte Kameraführung zu.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 Vorder- und Seitenansicht des Flugroboters,
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2 eine perspektivische Ansicht und
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3 eine Steuerungseinheit im Zusammenwirken mit den anderen Komponenten des Flugroboters.
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Die 1 und 2 zeigen einen gasballongetragenen Flugroboter 1 mit einem Gasballon 2, der eine Birnenform besitzt. Die den Ein/Auslass des Gasballons 2 verschließende steuerbare Ventileinheit 3 ist unten am dünnen Ende des Gasballons 2 angeordnet und umschließt diesen dichtend.
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Die Ventileinheit 3 ist gleichzeitig Träger für die Antriebseinheit 4, die paarweise und beidseitig an der Ventileinheit 3 angeordnete Propeller 4.1 aufweist und für die Arbeitsvorrichtung 5, die hier durch eine Kamera 5.1 gebildet wird.
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Durch die Pfeile wird verdeutlicht, dass die Propellerachsen gegenüber der Ventileinheit 3 und damit gegenüber der Schwebeebene verschwenkbar sind, um auch Bewegungen aus der Schwebeebene heraus zu realisieren.
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Ebenso ist die Kamera 5.1 in der Ventileinheit 3 drehbar und steuerbar angeordnet, vorzugsweise drehbar um einen Winkel von 270°.
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In der Ventileinheit 3 sind weiter angeordnet mindestens eine Steuereinheit 6 für die Steuerung der Ventileinheit 3, für die elektromotorischen Propellerantriebe sowie deren Verstellung gegenüber der Ventileinheit 3 und für die Bewegung der Kamera 5.1 einschließlich deren Aufnahmeeinstellungen.
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3 zeigt eine Steuerungseinheit 6 im Zusammenwirken mit den anderem Komponenten des Flugroboters.
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Die Steuereinheit 6 verfügt über Programmsteuerungsmittel und über eine Sende- und Empfangseinheit 8 zum drahtlosen Datenaustausch mit einer entfernten Steuereinheit.
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Sie ist gekoppelt mit der Antriebssteuerung 6.1 und/oder der Antriebseinheit 4, mit der oder den Arbeitsvorrichtungen 5, mit der Steuerung 6.2 für die Flugsteuerungssensoren 9 und mit den Flugsteuerungssensoren 9 selbst.
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Als Flugsteuerungssensoren 9 sind hier beispielhaft angegeben: ein Gasdrucksensor 9.1 und ein Gewichtssensor 9.3 im Zusammenhang mit der Gewährleistung des Schwebefluges, ein Distanzmesssensor 9.2 zur Verhinderung von Kollisionen mit Hindernissen oder zur Positionierung in einer Ruhestellung, ein Positionssensor 9.4, z. B. unter Verwendung von GPS, insbesondere zur Feststellung und Meldung der Position, ein Beschleunigungssensor 9.5 zur Bewegungssteuerung.
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Die Energieversorgung erfolgt über den Energiespeicher 7.
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Der vorgeschlagene Flugroboter ist geeignet für die Realisierung verschiedenster Funktionen in Innenräumen, insbesondere sicherheitsrelevante Funktionen. Natürlich ist es auch möglich, den Flugroboter in Computerspiele einzubinden oder als separates Spielzeug anzubieten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flugroboter
- 2
- Gasballon
- 3
- Ventileinheit
- 3.1
- Ventil
- 4
- Antriebseinheit
- 4.1
- Propeller
- 5
- Arbeitsvorrichtung
- 5.1
- Kamera
- 6
- Steuereinheit
- 6.1
- Antriebssteuerung
- 6.2
- Sensorsteuerung
- 7
- Energiespeicher
- 8
- Sende- und Empfangseinrichtung
- 8.1
- Sendeeinrichtung
- 8.2
- Empfangseinrichtung
- 9
- Flugsteuerungssensoren
- 9.1
- Gasdrucksensor
- 9.2
- Distanzmesssensor
- 9.3
- Gewichtssensor
- 9.4
- Positionssensor
- 9.5
- Beschleunigungssensor
