22/06/2018
Door Ad Spijkers
Met radar-on-chip technologie heeft het Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR) de voordelen van radar binnen bereik van de robotica gebracht. In het EU-project Smokebot is de bruikbaarheid ook bewezen.
De kleine radarmodule gaat efficiënt om met energie en data en zorgt er voor dat ook bij slecht zicht nog 3D obstakelherkennis met hoge resolutie mogelijk is. Eind juni wordt het prototype van de Smokebot onder reële bedrijfscondities getest in het Brandhaus van de brandweer van Dortmund.
In het project heeft een consortium uit onderzoek, industrie en toekomstige gebruikers een mobiele robot ontwikkeld, die hulpdiensten op afstand bestuurd of zelfs deels autonooom moeten voorzien van waardevolle informatie. Behalve Fraunhofer-FHR en de brandweer van Dortmund zijn de Leibniz-Universität Hannover en universiteiten en industriële partners uit Duitsland, Oostenrijk, Zweden en Groot-Brittanië bij het project betrokken. Het ontwikkelingswerk wordt geleid door Örebru Universitet in Zweden.
Mobiele robot
Een mobiele robot moet in de toekomst hulpdiensten zoals politie en brandweer bij bijvoorbeeld grote branden ondersteunen. Doel van het onderzoeksproject was, dat ze zich bij het verkennen van de locatie niet zelf in de gevarenzone hoeven begeven. De robot moet ook in onoverzichtelijke omgevingen en onder moeilijke omstandigheden alle voor de korpsleiding benodigde informatie voor het inschatten van en omgaan met de situatie leveren.
De projectpartners hebben de robot voorzien van een tot nu toe unieke combinatie van sensoren zoals radar, camera's, laserscanners en gasdetectoren en deze geïntegreerd tot een mobiel totaal systeem. De samengevoegde data uit alle sensoren kunnen vervolgens worden vergeleken met noodplannen of kaarten en bieden de hulpdiensten op veilige afstanden een gedetailleerd beeld van de locatie.
Speciale radarmodule
Waar optische systemen hun grenzen bereiken, detecteert radar ook bij rook, nevel, stof of regen en in moeilijke omgevingscondities op betrouwbare wijze objecten of personen in zijn omgeving. Radar is daarom voorbestemd voor hulpdiensten.
Voor toepassing in de robotica hebben ingenieurs van Fraunhofer-FHR een slechts 25 mm groot en 100 gram zware MIMO-radarmodule voor 3D-obstakelherkenning ontwikkeld. Sterk geïnegreerde chiptechnologie op basis van silicium-germanium zorgt ook bij deze bperkte maatvoering voor een hoge resolutie bij een bedrijfsfrequentie van 120 GHz.
Daarvoor hebben de wetenschappers het integratieproces voor de radarchip sterk verbeterd. Zo is het gelukt zowel signaalgeneratie als data-acquisitie in één module onder te brengen, die zonder verdere kabel of externe module alle meetdata over een standaard ethernet-interface kann versturen. Post-processing maakt een reconstructie van de opgenomen beeldinformatie in 3D mogelijk, zodat de mobiele robot obstakels in de zich voor hem bevindende zone driedimensionaal lokaliseert.
De compacte radarmodule heeft maar weinig stroom nodig en zou daarom behalve op de Smokebot ook kunnen worden aangebracht op andere kleine voertuigen of zelfs drones. De 3D bepaling van objecten of personen met radar is met name geschikt voor verkennings- en veiligheidstaken , bijvoorbeeld als intelligente alarminstallatie, voor beveiliging van machines of voor autonoom rijden.