Mobility

USB-Stick ortet und navigiert mobile Geräte in Gebäuden

Forscher haben mithilfe von Ultra-Breitbandsignalen (UWB) eine Möglichkeit entwickelt, mobile Geräte innerhalb von Gebäuden präzise zu orten. Interessant ist die Erfindung für die Logistik, aber auch für die vernetzte Fertigung.

Sie sehen aus wie herkömmliche USB-Sticks und sind in der Lage, Roboter, Fahrzeuge und Objekte in Gebäuden zu navigieren und zu orten. Die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, Institutsteil für Angewandte Systemtechnik AST in Ilmenau, haben ihre Entwicklung für die Lokalisierung innerhalb von Gebäuden auf den Namen RTLSflares getauft. Eingesetzt werden soll sie vor allem in der Logistik, um die Position mobiler Roboter und fahrerloser Transportfahrzeuge zu bestimmen. Denkbar ist allerdings auch der Einsatz in Katastrophengebieten, um Hilfskräfte zu koordinieren.

Auf den etwa 58 mm x 25 mm x 10 mm großen Sticks befinden sich Mikrocontroller, Funkchip, Inertialmesseinheit, USB-Schnittstelle sowie die Lokalisierungssoftware. Durch die Verteilung von vier Sticks im Raum lässt sich ein drahtloses Adhoc-Netzwerk aufbauen und ein Objekt mit einem fünften Stick im Gebäude zentimetergenau und in Echtzeit orten. Die Reichweite beträgt 100 Meter.

Ultra-Breitbandsignale bestimmen Position mobiler Geräte

Die Sticks versenden Ultra-Breitbandsignale (UWB), wobei die Laufzeit der ausgesendeten Signale gemessen werden kann und somit eine Positionsbestimmung auf der X-, Y- und Z-Achse möglich ist.

„Mithilfe von UWB-Signalen lässt sich die Position eines mobilen Geräts durch Messen von Laufzeitunterschieden eines ausgesandten Signals zu verschiedenen, im Raum fest installierten Geräten bis auf wenige Zentimeter genau bestimmen“, sagt Norbert Fränzel, Wissenschaftler am Fraunhofer IOSB-AST. „Allerdings ist es nötig, die exakte Position der Fixpunkte im Raum zu kennen, um davon die relative Position des mobilen Geräts ableiten zu können.“

Hierfür hat das Forscher-Team ein Verfahren entwickelt, bei dem sich die Fixpunkte automatisch einmessen. Die einzelnen Sticks zur Lokalisierung können sich selbstständig konfigurieren. Damit sind sie flexibel einsetzbar, sie lassen sich an bestehende Anwendungen anpassen. Betrieben werden die Sticks über handelsübliche Powerbanks oder USB-Netzteile. „Denkbar ist es auch, die RTLSflares in der Mensch-Maschine-Kooperation einzusetzen, indem sowohl die Werker als auch ein Schwerlastroboter damit ausgestattet werden“, ergänzt Fränzel mögliche Einsatzszenarien.

Autor: Hendrik Härter

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