Øget sikkerhed for børn omkring plæneklippere

Robotplæneklippere er gode til at klippe græsset, men de udgør en risiko for skader for børn, der leger i nærheden. Meget avancerede sensorer udviklet af Fraunhofer-forskere sikrer, at plæneklipperen lukker ned, når børn er i nærheden. Systemet, som er baseret på LiDAR teknologi, bruger en enkelt lyspuls til at fange hele omgivelserne, dækker en rækkevidde på op til 200 meter.

Niveauer af digitalisering og automatisering stiger ikke kun i industrielle miljøer, men også i vores hverdag. Flere og flere mennesker i dag bruger robotter til at støvsuge gulve eller slå græsplænen, for eksempel. På samme måde kører selvkørende køretøjer trafikken på vejene, robotudstyr skal altid overvåge deres omgivelser nøjagtigt for at undgå at forårsage materiel skade eller personskade. En nylig test udført af den tyske forbrugersikkerhedsgruppe Stiftung Warentest, imidlertid, indikerer, at ikke alle robotplæneklippere udfører denne opgave tilfredsstillende. Testen afslører, for eksempel, at når kravlende børn er i nærheden, nogle af de undersøgte plæneklippere stoppede ikke i tide og efterlod alvorlige snit på testdukkerne. Ingen af ​​enhederne stoppede, da en kopi af et barns hånd blev placeret foran dem. Nogle af de testede robotplæneklippere er udelukkende afhængige af stødsensorer, som kun registrerer og igangsætter en reaktion på forhindringer ved påvirkning. Da disse sensorer er placeret i en vis afstand fra jorden, enhedens roterende knive kan komme i kontakt med børns ekstremiteter, før den identificerer dem som hænder, arme eller ben.

Tredimensionel overvågning af omgivelserne

Fraunhofer Institute for Microelectronic Circuits and Systems IMS i Duisburg udvikler meget avancerede optiske sensorer, der måler det omkringliggende område i 3D. De inkorporerer LiDAR (Light Detection and Ranging) teknologi, som måler afstanden til objektet baseret på den tid, det tager for en udsendt lysimpuls at vende tilbage. Det pulserende laserlys reflekteres af overfladen af ​​genstande, som det kommer i kontakt med. Ved hjælp af flyvetidsbilledkameraer, LiDAR-enheden fanger derefter de reflekterede signaler. Objekternes afstand og position samt hastigheden, hvormed de bevæger sig, beregnes ud fra den tid, det tager for lyset at nå objektet og vende tilbage.

Sensorerne bruger state-of-the-art billedbehandlingsteknologi til at generere tredimensionelle repræsentationer af omgivelserne i realtid, dermed gøre det muligt at skelne mellem mennesker og andre genstande. Dette forhindrer robotterne i at komme tæt på børn, der leger i nærheden i første omgang, og hvis et barn tilfældigvis nærmer sig det, enheden lukker ned med det samme. Udover at udvikle fotodioder, som omdanner det indfaldende lys til en elektrisk strøm, forskerne udforsker metoder til at reducere de negative virkninger af sollys. Sensorerne vil derfor også pålideligt kunne registrere genstande og forhindre forestående kollisioner i skarpt solskin.

Består af flere specielle fotodioder - kendt som single-photon lavinedioder (SPAD'er) - udviklet hos Fraunhofer IMS, disse nye generations sensorer fanger et billede af hele det omkringliggende område med en enkelt lyspuls. SPAD'er er hundrede gange mere følsomme end de fotodioder, der findes i smartphones, for eksempel. Nu, forskerholdet sigter mod at bruge SPAD'er til at dække afstande på op til 200 meter, med de første systemer til at gå i produktion i slutningen af ​​2019.

Sensor- og analyseelektronik kombineret på en chip for at spare plads

Takket være CMOS-teknologi, fotodioderne er integreret med den nødvendige analyseelektronik på en enkelt chip. Dette giver sensorerne et kompakt design og betyder, at de kan produceres økonomisk. Som resultat, de kan bruges i produkter, der er egnede til massemarkedet, såsom robotplæneklippere, uden at øge omkostningerne. I samarbejde med førende sensor- og kameraproducenter, Fraunhofer IMS tilbyder også 3D-overvågnings- og billedløsninger skræddersyet til kundens specifikationer.