Elektroniknet Logo

Millimeterwellen-Technologie

Radarsensoren für die Robotik


Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Von mmWave-Sensoren erzeugte Punktwolkendaten

In RVIZ gezeigte, mit dem IWR1443BOOST-EVM erfasste Punktwolke einer Person
Bild 1: In RVIZ gezeigte, mit dem IWR1443BOOST-EVM erfasste Punktwolke einer Person
© Texas Instruments

Ein weiteres Beispiel zeigt Bild 1: Eine vor einem mmWave-Sensor gehende Person erzeugt mehrere Reflexionspunkte. Die einzelnen erkannten Punkte lassen sich einem 3D-Feld
relativ zum Sensor zuordnen. Dies erfolgt in
dem Visualisierungstool RVIZ (Robot Operating System Visualization). Die Zuordnung erfasst alle Punkte über einen Zeitraum von einer viertel Sekunde. Die Dichte der erfassten Punktdaten bietet eine gute Detailtreue: Sie macht Bein- und Armbewegungen sichtbar und ermöglicht die Klassifizierung des Objekts als sich bewegende Person. Auch die Klarheit der offenen Räume im 3D-Feld stellt für mobile Roboter sehr wichtige Daten dar, um autonom zu agieren. 

Zuordnung und Navigation mit mmWave-Sensoren 

Mit den durch das
IWR1443BOOST-EVM erfassten Punktdaten für die erkannten
Objekte lässt sich die
Verwendung eines mmWave-Radarsensors als einzigem
Sensor zur genauen Zuordnung
von Hindernissen im Raum
und zur Verwendung des zum
autonomen Betriebs identifizierten
freien Raums zeigen. Es gibt mehrere Open-Source-Communities im Roboterbereich. Dazu zählen beispielsweise Robot OS (ROS) und Arduino. Zur schnellen Demonstration haben wir Robot OS
gewählt und das IWR1443BOOST EVM auf der Entwicklungsplattform für Turtlebot 2 der ROS- Community angebracht (s. Bild 2)
 
Bei der Implementierung eines grundlegenden Treibers für das EVM haben wir mithilfe der Libraries von OctoMap und move_base die Punktwolkendaten in den Navigationsstapel integriert, wie in Bild 3 dargestellt. 
 

Relevante Anbieter

Bild 2: IWR1443BOOST – auf einem Turtlebot 2 angebrachtes EVM
Bild 2: IWR1443BOOST – auf einem Turtlebot 2 angebrachtes EVM
© Texas Instruments

Wir haben Hindernisse in einem Büroraum platziert und den Turtlebot 2 durch den Bereich fahren lassen, um eine 3D-Besetzungsgitterkarte mithilfe der OctoMap-Bibliothek zu erzeugen. Wir haben die von OctoMap erzeugte Karte
mit move_base verwendet. Hier wurden ein endgültiges Ziel sowie die Position der dort einzunehmenden Pose eingegeben. Das Ergebnis: Der Turtlebot 2 navigierte effizient zum ausgewählten Punkt, drehte sich dann in die entsprechende Position und umfuhr dabei sowohl statische als auch dynamische Hindernisse auf seinem Weg. Dies belegt die Wirksamkeit der Verwendung eines einzelnen nach vorne weisenden mmWave-Sensors für die grundlegende autonome Roboternavigation schnell in der ROS-Umgebung. 

Fazit 

mmWave-Sensoren waren zunächst teuer und
groß. Außerdem erforderten sie mehrere diskrete Komponenten. Durch die von TI realisierte Integration von HF, Verarbeitungs- und Speicherressourcen in einem einzelnen monolithischen CMOS-Die lässt sich mittlerweile aber realistisch sagen, dass mmWave-Sensoren die etablierten Sensortechnologien in der Robotik ergänzen oder ersetzen werden. 

Bild 3: Navigationsstapel der ROS-Bibliothek, verwendet mit dem Turtlebot 2, der mit dem IWR1443BOOST ausgestattet wurde.
Bild 3: Navigationsstapel der ROS-Bibliothek, verwendet mit dem Turtlebot 2, der mit dem IWR1443BOOST ausgestattet wurde.
© Texas Instruments
Bild 4: Erzeugung einer Belegungskarte mit der OctoMap-Bibliothek in ROS
Bild 4: Erzeugung einer Belegungskarte mit der OctoMap-Bibliothek in ROS
© Texas Instruments
Bild 5: Unter Verwendung der Belegungskarte des IWR1443BOOST-EVM für die autonome Navigation eines Turtlebot 2 mit der ROS-Bibliothek move_base library
Bild 5: Unter Verwendung der Belegungskarte des IWR1443BOOST-EVM für die autonome Navigation eines Turtlebot 2 mit der ROS-Bibliothek move_base library
© Texas Instruments

  1. Radarsensoren für die Robotik
  2. Einsatzgebiete der mmWave-Sensoren von TI
  3. Von mmWave-Sensoren erzeugte Punktwolkendaten
  4. Zusammenfassend hier noch einmal die Vorteile von mmWave-Sensoren gegenüber anderen Technologien

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

Texas Instruments Deutschland GmbH, Texas Instruments