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Radartechnik

Radar lässt Roboter auch bei schlechter Sicht sehen

| Redakteur: Beate Christmann

Wissenschaftler haben einen fahrbaren Roboter konstruiert, der zum Einsatz kommen soll, wenn es für den Menschen brenzlig wird: Mit einer weiterentwickelten Radar-on-Chip-Technik soll er in der Lage sein, Gefahrenzonen trotz eingeschränkter Sicht zu erkunden.

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Der Smokebot im Einsatz: Dank eines Systems unterschiedlicher Sensoren soll der mobile Roboter Einsatzkräften ein umfassendes Lagebild von Gefahrensituationen liefern können.
Der Smokebot im Einsatz: Dank eines Systems unterschiedlicher Sensoren soll der mobile Roboter Einsatzkräften ein umfassendes Lagebild von Gefahrensituationen liefern können.
( Bild: Fraunhofer-FHR )

Roboter sollen den Menschen als Arbeitskraft nicht ersetzen, sondern ihm den Alltag erleichtern – das wird besonders dann deutlich, wenn sich die Maschinen anstelle ihrer menschlichen Kollegen in Gefahrensituationen begeben sollen. So hat ein internationales Team, bestehend aus Partnern aus Wissenschaft, Industrie und künftigen Anwendern, im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten Forschungsprojekts Smokebot einen mobilen Roboter entwickelt, der beispielsweise bei Großbränden in der unmittelbaren Gefahrenzone die Lage erkunden soll.

Wenn optische Systeme an Grenzen stoßen

Damit der kleine Helfer den Einsatzkräften auch in unübersichtlichen Umgebungen und unter rauen Bedingungen die notwendigen Informationen beschaffen kann, um die Lage einschätzen und bewältigen zu können, wurde er mit Kameras, Laserscannern, Gasdetektoren und – das ist der entscheidende Punkt – Radar ausgestattet. Einen wichtigen Teil der Forschungsarbeit leistete dabei das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR: Es integrierte kleine Radar-on-Chip-Module, die auch bei schlechter Sicht, verursacht durch Rauch, Nebel, Staub, Regen und harsche Umweltbedingungen, eine hochaufgelöste 3D-Hinderniserkennung ermöglichen. Denn überall dort, wo optische Systeme an ihre Grenzen geraten, erfasst Radartechnik zuverlässig Objekte oder Personen in ihrer Umgebung.

Für die Nutzung in der Robotik haben die Ingenieure des Fraunhofer-FHR ein 25 cm großes und wenige Hundert Gramm schweres Mimo-Radarmodul zur 3D-Hinderniserkennung entwickelt. Eine hoch integrierte Chiptechnologie auf Silizium-Germanium-Basis sorgt nach Angaben der Wissenschaftler auch bei diesen kompakten Maßen für ein sehr hohes Auflösungsvermögen bei einer Arbeitsfrequenz von 120 GHz. Es soll gelungen sein, sowohl Signalerzeugung als auch Datenerfassung in nur einem Modul unterzubringen, das ohne weitere Kabel oder externe Module die gesamten Messdaten über eine Standard-Ethernet-Schnittstelle übertragen kann. Die nachgeschaltete Prozessierung ermögliche demnach eine Rekonstruktion der aufgenommenen Bildinformation in 3D, sodass der mobile Roboter in der Lage sei, Hindernisse in dem vor ihm befindlichen Bereich dreidimensional zu lokalisieren.

Erkundung per Drohne

Die kompakten Radarmodule des Fraunhofer-FHR benötigen nach dessen Aussage nur wenig Strom und sollen deshalb, neben dem Smokebot, auch auf anderen kleinen Trägern, so zum Beispiel auf Drohnen, angebracht werden können, um Erkundungen durchzuführen. Gerade für Sicherheitsaufgaben erscheint die dreidimensionale Erfassung und Verfolgung von Objekten oder Personen mit Radar sehr gut geeignet. Denkbar sind zudem unter anderen Anwendungen als intelligente Alarmanlage, zur Maschinenabsicherung oder für das autonome Fahren.

Der entstandene Smokebot-Demonstrator wurde zum Projektabschluss am 29. Juni 2018 von den Projektpartnern, zu denen neben dem Fraunhofer-FHR die Feuerwehr Dortmund, die Leibniz-Universität Hannover und weitere Universitäten und Industriepartner aus Deutschland, Österreich, Schweden und Großbritannien gehören, in einem Brandhaus auf dem Übungsgelände der Feuerwehr Dortmund unter realen Einsatzbedingungen getestet.

* Weitere Informationen: Dr.-Ing. Reinhold Herschel, Teamleiter 3D-Sensorsysteme in der Abteilung Integrierte Schaltungen und Sensorsysteme am Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik in 53343 Wachtberg, Tel. (02 28) 9 43 55 82, reinhold.herschel@fhr.fraunhofer.de

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