Radar-on-Chip Smokebot hat den Durchblick

Beim Smokebot-Roboter liefern 
unterschiedlichste Sensoren wie Radar, Kameras und Laser gemeinsam ein umfassendes Lagebild für Einsatzkräfte.
Beim Smokebot-Roboter liefern unterschiedlichste Sensoren wie Radar, Kameras und Laser gemeinsam ein umfassendes Lagebild für Einsatzkräfte.

Dank dem Radar-on-Chip vom Fraunhofer FHR verliert Smokebot auch bei eingeschränkter Sicht nie den Durchblick. Mit seiner Radar-on-Chip-Technik und einer Kombination aus weiteren Sensoren kann der fahrende Roboter in gefährlichen Umgebungen Einsatzkräfte mit wertvollen Informationen versorgen.

Immer wieder begeben sich Rettungskräfte in Gefahr, um Menschen zu retten – zum Beispiel bei Großbränden oder Naturkatastrophen. Doch künftig sollen mobile Roboter bei Rettungsarbeiten für Unterstützung sorgen. Mobile Roboter können die Lage in gefährlichen Situationen erkunden, ohne dass die Rettungskräfte sich selbst der Gefahr aussetzen müssen – auch in Umgebungen mit eingeschränkter Sicht.

Genau das war das Ziel des Forschungsprojekts Smokebot; das Projekt wurde im Rahmen des Programms Horzion 2020 von der Europäischen Union gefördert. Smokebot soll auch unter rauen Bedingungen und in unübersichtlichen Umgebungen alle wichtigen Informationen zur Einschätzung und Bewältigung der Lage liefern.

Der Roboter findet seinen Weg dank einer Kombination aus Sensoren wie Radar, Kameras, Laserscannern und Gasdetektoren – integriert zu einem mobilen Gesamtsystem. Zusätzlich können die fusionierten Daten aller Sensoren mit Notfallplänen oder Karten abgeglichen werden und versorgen die Einsatzkräfte in sicherer Entfernung mit einem detaillierten Lagebild.

Gute Sicht bei Rauch und Nebel dank Radar

Bei Rauch, Nebel, Staub und Regen geraten optische Systeme schnell an ihre Grenzen. Dagegen erfasst Radar auch bei harschen Umweltbedingungen Objekte und Personen in der Umgebung zuverlässig. Für die Nutzung in der Robotik haben die Ingenieure des Fraunhofer FHR ein nur 25 cm großes und wenige 100 g schweres MIMO-Radarmodul (Multiple Input Multiple Output) zur 3D-Hinderniserkennung entwickelt. Trotz der kompakten Maße sorgt die hochintegrierte Chiptechnik auf Silizium-Germanium-Basis für ein hohes Auflösungsvermögen bei einer Arbeitsfrequenz von 120 GHz. Dafür haben die Wissenschaftler den Integrationsprozess für den Radar-Chip nochmal verbessert.

Auf nur einem Modul brachten sie sowohl Signalerzeugung als Datenerfassung unter. Das Radarmodul kann ohne weitere Kabel oder externe Module die gesamten Messdaten über eine Standard-Ethernet-Schnittstelle übertragen. Die nachgeschaltete Prozessierung ermöglicht eine Rekonstruktion der aufgenommenen Bildinformation in 3D, sodass der mobile Roboter Hindernisse in dem vor ihm befindlichen Bereich dreidimensional lokalisiert.

Die kompakten Radarmodule des Fraunhofer FHR benötigen nur wenig Strom und können deshalb auch auf kleinen Trägern oder Drohnen angebracht werden. Gerade für Sicherheitsaufgaben ist 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.