Quadrocopter Test und Kaufberatung

Erfindung und Entstehung des Quadrokopters

Die ersten lebensgroßen Quadrokopter entstanden um 1920 in Frankreich und bildeten die Basis der heute verbreiteten Spiel- und Sportgeräte. Mit der steigenden Popularität von Senkrechtstartern um 1950 erlebten die Quadrokopter einen erneuten Aufschwung und einige Prototypen entstanden. Heute befinden sich keine menschentragenden Modelle mehr im Einsatz.

Seit den späten 90er-Jahren entwickelte das Militär verstärkt unbemannte Drohnen die sich auf unterschiedliche Weise fortbewegten. Quadrokopter kamen vermehrt zum Einsatz. Oft dienten die Flieger der Aufklärung mit Bild- und Videomaterial. Aus den Militärdrohnen entwickelten sich die heutigen Zivildrohnen.

In den 2000er-Jahren erschlossen Firmen, wie der französische Hersteller Parrot, den Markt mit einigen Innovationen und stießen auf Begeisterung und viele Abnehmer. Seitdem machen es zahlreiche Firmen Parrot gleich und bieten Ihnen eine weite Palette an verschiedenen Flug-Geräten an. Der Quadrokopter ist ein Standard der Drohnen und die am weitesten verbreitete Art. Andere Multikopter mit sechs, acht oder zwölf Rotoren machen seine Konkurrenz aus.

Funktionsweise eines durchschnittlichen Quadrokopters

Die vier Rotoren sind entweder in einer Plus-Form (+) oder einer H-, beziehungsweise X-Form angebracht. Experten bezeichnen diese Unterschiede in der Bauart als Konfiguration. Die X-Form ist die weiter verbreitete, da sie beim Indizieren der verschiedenen Richtungen, abgesehen von der Diagonale, zwei statt einem Rotor zusätzlich beansprucht.

Der Antrieb erfolgt über vier Motoren, die sich in der Regel unmittelbar unter den Rotoren befinden. Die Motoren laufen elektrisch und sind von einem Lithium-Polymer-Akkumulator gespeist. Die internen Steuerelemente sitzen gemeinsam mit der Funkverbindung im Rumpf des Quadrokopters. Durch dünne Kabel erhalten die Motoren ihre Befehle.

Im Gegensatz zum herkömmlichen Hubschrauber mit einem Rotor, benötigt der Quadrokopter keinerlei mechanische Komponenten. Die Stabilisation und die Bewegung erfolgen ausschließlich durch die Erhöhung und Verringerung der Motordrehzahl der jeweiligen Rotoren. Eine elektronische Steuerung ist daher unabdingbar.

Flug-Eigenschaften und Steuerung

Durch die vier Rotoren, die gleichwirkend in einer Höhe und, in den meisten Fällen, im selben Abstand zueinander angebracht sind, fliegen Sie den Quadrokopter ruhig und stabil. Um ein schnelles Umkippen und vom Kurs abkommen zu vermeiden, sind fast alle Multikopter mit Sensoren ausgerüstet. Diese erfassen den Neigungsgrad des gesamten Gerätes und passen nach Bedarf die Motordrehzahl der einzelnen Rotoren an. Die Methode der elektronischen Stabilisation nennt sich Gyroskop. Durch die drei Grundrichtungen im dreidimensionalen Raum bezeichnen Experten die Stabilisations-Elemente als Sechs-Achsen-Gyro-System.

Die Funkverbindung zu den Steuerelementen erfolgt üblicherweise auf zwei Arten: mit einer 2,4-Gigahertz-Fernbedienung oder via Wi-Fi auf ein Smartphone oder Tablet. Letztere Methode findet oft bei Modellen des französischen Pionier-Unternehmens Parrot Verwendung: Die Firma beschäftigt sich eingehend mit Zubehör zu Smartphones und Tablets.

Andere Hersteller setzen auf die klassische Fernbedienung. Diese fällt optisch oft unterschiedlich aus: Manche Fabrikanten benutzen die Bauart einer klassischen Modellbau-Fernbedienung mit vielen Funktionen und aus robustem Material. Andere konzipieren ihre Steuerung wie einen Konsolen-Controller und legen mehr Wert auf bequemen Umgang und minimalistisches Design. Die Beschriftung der verschiedenen Steuerelemente erleichtert oft das Fliegen im Eifer des Momentes: Gerade, wenn Sie mehrere Modelle besitzen, ist eine leichte Übersicht äußerst hilfreich.

Die Bewegungs-Steuerung ist bei den meisten Modellen gleich oder zumindest ähnlich: Ein Hebel bestimmt über die Bewegung auf der Fläche, also vor, zurück, links drehen, rechts drehen. Betätigen Sie den Zweiten, steigt und sinkt der Quadrokopter und, falls die Option vorhanden ist, fliegt er seitwärts. Welche Funktionen zusätzlich an der Fernbedienung oder auf dem Benutzerinterface verfügbar sind, liegt am einzelnen Modell und seiner Ausstattung. Alle Funktionalitäten entnehmen Sie der Bedienungs-Anleitung.

Mögliche Extras einer modernen Zivil-Drohne

Viele Quadrokopter verfügen über diverse Flugmodi: oft zwei, selten drei oder mehr. Der erste Modus ist immer für Anfänger gerecht. Die Sensibilität der Steuerung sowie die Geschwindigkeit sind geringer. Sind Sie ein Neuling im Quadrokopter-Fliegen, finden Sie sich auf diese Weise schnell zurecht mit dem Gerät und gewöhnen sich oft in wenigen Minuten an die intuitive Steuerung.

Ein zweiter Modus steigert Sensibilität und Schnelligkeit und bietet fortgeschrittenen und erfahrenen Piloten einen erhöhten Spaßfaktor. Manche Quadrokopter bauen Geschwindigkeiten von bis zu 50 Stundenkilometer auf: Diese Manöver sind risikoreich und ausschließlich von Experten zu fliegen. Manche Modelle besitzen die Regelung der Sensibilität und der Geschwindigkeit in zwei separaten Systemen, die Sie individuell auf ihre Fähigkeiten anpassen.

Ein Extra, das die Hersteller aufgrund des Show-Effekts oft einbauen, ist die 360°-Looping-Funktion. Ein geübter Pilot ist in der Lage, einen Überschlag manuell zu fliegen. Um das zu tun, zieht er den richtungsweisenden Steuerhebel erst komplett in eine, dann sofort vollständig in die andere Richtung. Für Anfänger oder bei Modellen, die beispielsweise aufgrund ihres geringen Gewichtes, schwerer zu steuern sind, existiert die Möglichkeit, einen Looping per Knopfdruck zu vollziehen. Die Steuerung übernimmt dann automatisch das Anpassen der Motordrehzahl um einen Looping zu vollführen.

Die Kamera als Herzstück der meisten Quadrokopter

Die Mehrzahl der Quadrokopter besitzt eine Kamera. Diese legte der Hersteller speziell zum Aufnehmen von Bild- und Video-Material aus. Die Qualität der Auflösung variiert von 0,2 bis zwölf Megapixel. Am weitesten verbreitet sind Kameras mit zwei Megapixeln Auflösung. Einige Quadrokopter erfuhren im Laufe ihrer Existenz ein Upgrade auf eine höhere Auflösung. Für Sie empfiehlt sich, genau nachzulesen, welches Modell mit welcher Ausrüstung Sie bestellen.

Die meisten Kameras sind fest installiert. Einige kippen Sie auf Wunsch manuell um einige Grad. Kameras, deren Filmrichtung Sie per Funk steuern, sind selten und demzufolge kostenintensiv. Im Regelfall ist die Kamera nach vorne und leicht nach unten ausgerichtet. Selten direkt nach unten. Bei manchen Modellen besteht die Option, die Kamera abzunehmen und in allen vier Himmelsrichtungen an der Unterseite des Quadrokopters zu montieren.

Die Aufnahmen speichert das Gerät auf einer bei hochwertigen Quadrokoptern im Lieferumfang enthaltenen Micro-SD-Karte. Die Größen variieren von einem bis vier Gigabyte. Sie reichen aus, um zwei bis sechs Flüge komplett auf Video aufzunehmen. Zusätzlich zu einer mitgelieferten Karte beinhaltet die Sendung im Regelfall ein dazu passendes Lesegerät.

Die Steuerung der Kamera erfolgt gewöhnlich über die Fernbedienung. Mit einer Taste für Fotos und einer Start-Stopp-Taste für die Video-Aufnahme regeln Sie das Festhalten der Momente aus ungewohnten Perspektiven. In manchen Fällen macht die Kamera ausschließlich Fotos, in anderen einzig Videos. Hier empfiehlt es sich, vor dem Kauf genau zu lesen. Selten kommt es vor, dass Sie die Videofunktion manuell am Rumpf des Quadrokopters aktivieren. Das ist vor allem bei kleinsten Modellen der Fall.

Manche Modelle bieten neben der Foto- und Videofunktion einen Live-Stream. Dieser läuft über ein Display auf der Fernbedienung oder wahrscheinlicher über Wi-Fi auf ein Smartphone oder Tablet. Die Möglichkeit der Live-Stream-Funktion schlägt sich in der Regel auf den Preis des Produkts nieder. Über ein Smartphone oder Tablet gesteuerte Parrot-Modelle, leiten den Stream oft auf den Hintergrund des Benutzer-Interfaces.

Mit der Videobrille wie selber fliegen

Leistungsfähige Akkumulatoren

Die weitverbreiteten Lithium-Polymer-Akkumulatoren entsprechen den modernsten Standards und verbinden geringes Gewicht mit Leistungs-Fähigkeit. Ein Malus ist die immer noch die relativ hohe Ladezeit. Im Regelfall lädt ein Akku circa zehnmal länger, als er Flugzeit bietet. Die Stärke der Akkumulatoren reicht von 300 bis 600 Milliampere-Stunden und variiert nach Größe des Modells.

Die Flugzeit beträgt bei der überwiegenden Anzahl der  Drohnen im Schnitt zwischen fünf und zehn Minuten. Bei hochwertigen Modellen ist es möglich, dass ein zusätzlicher Akkumulator zum Lieferumfang gehört. Bei einem einmaligen Akku-Tausch liegt die Flugzeit dementsprechend bei bis zu 20 Minuten.

Die Ladezeit des Akkus beträgt selten weniger als 60 Minuten. Abhängig von der Größe und Leistungsfähigkeit desselben rechnen Sie mit bis zu zweieinhalb Stunden für den Vorgang. Manche Hersteller bieten zusätzlich zu ihren Standard-Ladegeräten sogenannte Speed-Charger, die gewöhnlich die doppelte Lade-Geschwindigkeit aufweisen. Für diese bezahlen Sie extra.

Weiterhin beachten Sie, dass die mitgelieferten USB-Ladegeräte nicht bei allen USB-Ports funktionieren. Normalerweise versorgt ein Computer oder Laptop sie mit Strom, bei manchen Modellen ist das nicht gegeben. In diesem Fall greifen Sie auf eine andere Stromquelle zu.

Rechtliche Lage in Deutschland

Wie bei vielen Dingen, die Spaß machen, ist die Rechtslage in Deutschland zum Thema Drohnen und ferngesteuerte Flug-Geräte nicht ganz übersichtlich. Da sie verhältnismäßig neu im Trend sind und sich ihre Verbreitung in Grenzen hält, sind die Regeln locker. Fliegende Drohnen zählen rechtlich nicht in die Kategorie Modellbau. Legal eine solche einzusetzen, ist an weniger Voraussetzungen gebunden, als gesetzeskonform einen Modell-Hubschrauber zu fliegen. Andererseits existieren für fliegende Drohnen, wie Quadrokopter, ebenfalls genaue Bestimmungen und Verbote.

Prinzipiell ist der Flug ausschließlich auf einem Privatgelände oder in der freien Natur gestattet. Menschenmassen, öffentliche Orte oder solche innerhalb der Stadt sind absolut tabu. Entfernt sich das Fluggerät, ob Drohne oder Modell, aus Ihrer natürlichen Sichtweite, besteht ebenfalls eine Zuwiderhandlung gegen die Gesetze. Um die 16 internationalen Flughäfen in Deutschland herum herrscht innerhalb einer Sperrzone von 1,5 Kilometern ein Flugverbot.

Die Flughöhe ist für Quadrokopter auf 50 Meter festgelegt – unter der Voraussetzung, dass sie über 25 Kilogramm wiegen. Die meisten Zivildrohnen überschreiten selten tausend Gramm. Für diese kleineren Modelle unter Kilogramm gilt eine maximale Flughöhe von 30 Metern. Die meisten Quadrokopter gehören ohnehin zu dieser Gruppe und sind nicht in der Lage, höher zu fliegen. Die Reichweite der Fernbedienungen beträgt in der Regel zwischen 50 und 100 Metern.

Die gewerbliche Nutzung von fliegenden Drohnen ist grundsätzlich genehmigungspflichtig. Ob dies der Fall ist, hängt nicht vom Geldfluss ab. Verkaufen Sie beispielsweise Ihr Haus und machen eine  Luftbild-Aufnahme mit dem eigenen Flugobjekt, handeln Sie gewerblich. Hier ist eine einmalige Erlaubnis einzuholen. Ein Schornsteinfeger, der mit einem Quadrokopter regelmäßig verschiedene Schornsteine überprüft, benötigt für jeden einzelnen Flug eine Start-Genehmigung – vorausgesetzt, die Gebäude befinden sich in erster Linie nicht in der Stadt.

Für den Außen- und den Innen-Bereich

Die meisten Modelle sind für Flüge im Innen- und Außenbereich konzipiert. Bei keinem bis wenig Wind lassen sich prinzipiell alle Quadrokopter ebenfalls unter freiem Himmel fliegen. Bei stärkerem Wind besteht gerade bei den winzigen Modellen die Gefahr, dass sie wegfliegen, Schaden nehmen oder nicht wiederzufinden sind. Die kleinsten Ausführungen wiegen kaum mehr als 20 Gramm und sind anfällig für Wetter-Einflüsse.

Für den Flug innen stehen den meisten Modellen sogenannte "Prop Guards" zur Verfügung: Dieser Propeller-Schutz, der regulär um den ganzen Quadrokopter verläuft, verhindert Verletzungen und Schäden am Gerät. Hochwertige Modelle erlauben es den Besitzern, die "Prop Guards" abzunehmen.

Zur Auswahl der Mehrzahl der Quadrokopter gehören LED-Leuchten. Üblich sind, unter den vier Propellern jeweils zwei in einer, zwei in einer anderen Farbe zu haben. Auf diese Weise sind Sie in der Lage, bei unzureichendem Licht die Flugrichtung zu bestimmen. Optional haben viele Quadrokopter Lichter am Rumpf oder direkt nach vorn, die den Blick der Kamera ausleuchten. Bei hochwertigen Modellen ist die Beleuchtung separat per Fernbedienung ein- und auszuschalten.

Für jedes Alter geeignet

Die Quadrokopter bieten aufgrund ihrer erfrischenden Vielseitigkeit eine Menge Spaß für alle Altersgruppen. Kinder lernen schnell, wie sie sich mit der intuitiven Steuerung zurechtfinden. Sie üben sich in Geschicklichkeit und Konzentration und stärken ihr Verantwortungs-Bewusstsein gegenüber einem elektronischen Spielzeug. Manche Modelle haben eine bebaubare, mit LEGO-Bausteinen kompatible, Oberfläche. Diese Symbiose bietet eine Plattform für grenzenlose Kreativität.

Erwachsene und Erfahrenere haben Spaß am Fliegen. Die Experten-Funktion verleitet zu waghalsigen Manövern. Die Kamera bietet Ihnen Einblicke in eine Welt aus einer anderen Perspektive und lädt zum Erkunden ein. Daneben ist der praktische Nutzen eines fliegenden Aufnahme-Gerätes ebenfalls nicht zu unterschätzen.

Für Profis bieten die teureren Sport- und Kunstflug-Drohnen von Motorstärke bis Agilität allerlei Fähigkeiten. Durch leichte Steuerung ist nichts unmöglich: Ausgefallene und präzise Manöver bedürfen Erfahrung und machen Spaß. Eine aufkommende Kultur rund um Quadrokopter und Flug-Drohnen reizt zum Austausch und Wettbewerb.

Testflug mit einem Quadrocopter