3D-Hinderniserkennung: Radar verschafft Roboter Durchblick

Radar-on-Chip-Technologie des Fraunhofer FHR lässt den als EU-Projekt entwickelten Smokebot auch in verrauchten Umgebungen sehen. Noch im Juni soll ein Prototyp zeigen, ob er Einsatzkräfte tatsächlich unterstützen kann.

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Rauch, Nebel, Staub oder Regen und harsche Umweltbedingungen: Optische Erkennungssysteme stoßen hier schnell an ihre Grenzen. Radar hingegen erfasst in solch schwierigen Umgebungen zuverlässig Objekte oder Personen.

Daher ist die Technik für den Einsatz im „Smokebot“ prädestiniert: Das gleichnamige, im Programm „Horizon 2020“ der Europäischen Union geförderte Forschungsprojekt hat zum Ziel, einen mobilen Roboter zu entwickeln, der Einsatzkräfte wie Polizei und Feuerwehr zum Beispiel bei Großbränden unterstützt, so dass diese sich zur Erkundung der Lage nicht selbst in Gefahr begeben müssen. Der Roboter soll auch in unübersichtlichen Umgebungen und unter rauen Bedingungen alle für die Einsatzleitung nötigen Informationen zur Einschätzung und Bewältigung der Lage liefern. Ein Prototyp des fahrbaren Smokebots ist nun fertig und soll Ende Juni 2018 unter realen Einsatzbedingungen im Brandhaus der Feuerwehr Dortmund getestet werden.

Eine Kernkomponente des Roboters sind kleine, in Energieverbrauch und Datenmenge „sehr effiziente“ Radarmodule des Fraunhofer FHR. Diese sorgen auch bei schlechten Sichtbedingungen für eine hoch aufgelöste 3D-Hinderniserkennung. Darauf allein verlässt sich Smokebot aber nicht: Die internationalen Projektpartner aus Forschung, Industrie und künftigen Anwendern haben die Maschine mit einer nach Angaben des FHR „bisher einzigartigen Kombination aus Sensoren wie Radar, Kameras, Laserscannern und Gasdetektoren“ ausgestattet und diese zu einem mobilen Gesamtsystem integriert. Alle von den Sensoren gesammelten und zusammengeführten Daten sollen sich mit Notfallplänen oder Karten abgleichen lassen, so dass sich die Einsatzkräfte in sicherer Entfernung ein detailliertes Lagebild machen können.

Hochintegrierte SiG-Radar-Chips für hohes Auflösungsvermögen

Das nur 25 cm große und wenige 100g schwere MIMO-Radarmodul haben die Ingenieure des Fraunhofer FHR nach eigenen Angaben speziell für Robotik-Anwendungen entwickelt. Die Maschinen sollen damit in der Lage sein, Hindernisse sicher dreidimensionale zu erkennen. Hochintegrierte Chiptechnologie auf Silizium-Germanium-Basis „sorgt auch bei diesen kompakten Maßen für ein sehr hohes Auflösungsvermögen bei einer Arbeitsfrequenz von 120 GHz“.

Dafür haben die Wissenschaftler laut FHR den Integrationsprozess für den Radar-Chip nochmal deutlich verbessert. So sei es gelungen, 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 Verarbeitung ermögliche eine Rekonstruktion der aufgenommenen Bildinformation in 3D, so dass der der mobile Roboter Hindernisse in dem vor ihm befindlichen Bereich dreidimensional lokalisieren können soll.

Die kompakten Radarmodule benötigen laut Fraunhofer FHR nur wenig Strom. Deshalb könnten sie auch auf anderen kleinen Trägern oder gar Drohnen angebracht werden und so beispielsweise Erkundungsaufgaben erfüllen. Gerade für Sicherheitsaufgaben sei die dreidimensionale Erfassung und Verfolgung von Objekten oder Personen mit Radar sehr gut geeignet, beispielsweise als intelligente Alarmanlage, zur Maschinenabsicherung oder für das autonome Fahren.

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