TU Delft entwickelt Schwarm-Algorithmus: Autonome Drohnen tragen gemeinsam schwere Lasten

Neuer TU-Delft-Algorithmus: Drohnen lernen, gemeinsam schwere Lasten zu tragen

Ein Forschungsteam der Technischen Universität Delft (TU Delft) hat eine Technologie vorgestellt, die das Konzept des Drohnentransports neu definiert. Mehrere kleine Flugroboter können dank eines neuen Algorithmus gemeinsam eine schwere Last stabil tragen und steuern – ganz ohne zentrale Kontrolle oder aufwendige Sensorik. Die Ergebnisse wurden Ende Oktober 2025 in der Fachzeitschrift Science Robotics veröffentlicht und gelten als Meilenstein für die Schwarmrobotik.

Das Video der TU Delft demonstriert eindrucksvoll, wie mehrere Quadrokopter mithilfe eines neuen Steuerungsalgorithmus eine gemeinsame, frei hängende Last präzise bewegen können. Während einzelne Drohnen durch ihre Tragkraft begrenzt sind, zeigt das System, dass ein Schwarm aus mehreren Flugrobotern gemeinsam komplexe Transportaufgaben lösen kann.

Der Algorithmus koordiniert die Drohnen so, dass sie nicht nur das Gewicht teilen, sondern auch die Orientierung der Last steuern – etwa um enge Passagen zu durchfliegen oder Hindernissen auszuweichen. Dabei sind keine zusätzlichen Sensoren an der Nutzlast nötig. Stattdessen berechnet das System in Echtzeit die optimale Flugbahn und korrigiert laufend Position, Neigung und Zugspannung der Kabel.

Das Ergebnis: Ein Schwarm, der sich wie ein einziger, stabiler Flugkörper verhält – auch bei starkem Wind, Pendelbewegungen oder ungleichmäßiger Lastverteilung. Selbst bei Geschwindigkeiten von über fünf Metern pro Sekunde bleibt die Flugbahn präzise. Die TU Delft bezeichnet diese Methode als Sprung zu einer neuen Generation der skalierbaren Luftmanipulation – also dem intelligenten, kooperativen Transport schwerer Lasten durch autonome Drohnen.

Scientists have developed a framework that can enable a team of cooperative #aerial robots to navigate tight spaces and obstacles at high speeds while carrying cable-suspended loads.

Learn more in Science #Robotics: https://t.co/O8N4284kEt pic.twitter.com/J6kKr1lLZS

— Science Robotics (@SciRobotics) October 29, 2025

Wie das System funktioniert

Anstatt eine einzelne große Drohne zu verwenden, koppelt die TU Delft mehrere kleine Quadrokopter über Seile an ein gemeinsames Objekt. Jeder Flugroboter spürt die Zugkraft seines Kabels und reagiert blitzschnell auf die Bewegungen der anderen. Das System funktioniert wie ein eingespieltes Team: Fällt eine Einheit leicht ab oder wird durch Wind gestört, gleichen die anderen das automatisch aus. Diese physische Kopplung ersetzt eine komplizierte zentrale Steuerung und sorgt für Stabilität, auch wenn sich das Gewicht oder der Schwerpunkt der Last verändert.

Das technische Prinzip

Der Schlüssel liegt im neu entwickelten Regelalgorithmus. Er verarbeitet die Sensordaten der einzelnen Drohnen in Echtzeit und berechnet, wie jede Drohne ihre Position und ihren Schub anpassen muss, damit die Last ruhig und kontrolliert bleibt. Anstatt starre Flugbahnen vorzugeben, reagiert das System dynamisch auf jede Bewegung – ähnlich wie Menschen, die gemeinsam eine schwere Kiste tragen. Damit gelingt ein stabiler Flug auch dann, wenn Wind auftritt oder die Last pendelt.

Laborversuche mit beweglichen Lasten

In den Tests hoben bis zu vier Drohnen eine 1,4 Kilogramm schwere Nutzlast an – teilweise sogar bewegliche Objekte wie einen Basketball. Trotz wechselndem Gewicht und simuliertem Wind hielten die Drohnen die Last stabil in der Luft. Sie passten sich gegenseitig an und konnten die Bewegung der Last präzise ausgleichen. Besonders beeindruckend: Die Steuerung kam ohne spezielle Sensoren an der Last aus. Die Drohnen „spürten“ über ihre Kabel, wie sich das Objekt bewegt, und reagierten entsprechend.

Stabilität und Reaktionsfähigkeit

Das Herzstück des Systems ist der sogenannte INDI-Controller, der jede Veränderung der Fluglage innerhalb von Millisekunden ausgleicht. Selbst wenn Windböen oder ungleichmäßige Belastungen auftreten, bleibt die Flugbahn stabil. Die TU Delft erreichte damit eine Positionsgenauigkeit von rund 13 Zentimetern und eine Abweichung der Ausrichtung von nur 7,5 Grad – ein hervorragender Wert für unbemannte Mehrdrohnensysteme.

Warum das so besonders ist

Bisher galt es als nahezu unmöglich, mehrere Drohnen so zu koordinieren, dass sie gemeinsam ein Objekt tragen, ohne sich gegenseitig zu behindern. Herkömmliche Systeme sind träge und verlieren bei Wind oder Bewegungen schnell die Kontrolle. Der TU-Delft-Ansatz beweist dagegen, dass eine verteilte Intelligenz – also mehrere autonome Einheiten, die miteinander reagieren – robuster und flexibler ist als eine zentrale Steuerung. Das eröffnet neue Möglichkeiten für Einsätze, bei denen ein einzelnes Fluggerät zu schwach wäre.

Einsatzmöglichkeiten

In Zukunft sollen die Schwarmdrohnen auch außerhalb des Labors eingesetzt werden – etwa bei Rettungsaktionen, Transporten in unzugänglichem Gelände oder beim Bau in schwer erreichbaren Regionen. Auch in der Landwirtschaft und bei der Wartung von Offshore-Anlagen wären kooperierende Drohnen ein enormer Fortschritt: mehrere kleine Einheiten könnten gemeinsam schwere Werkzeuge oder Versorgungsgüter transportieren, ohne auf Helikopter oder Kräne angewiesen zu sein.

Einordnung im internationalen Vergleich

Mit dieser Entwicklung reiht sich die TU Delft in eine globale Innovationswelle bei Schwerlast- und Kooperationsdrohnen ein. Während in China Großplattformen wie die T1400 entstehen, setzt Europa zunehmend auf intelligente Schwärme statt Einzelgiganten. Der Delft-Algorithmus zeigt, dass nicht die Größe einer Drohne entscheidet – sondern die Fähigkeit, in der Gruppe zu agieren wie ein einziger Körper.