LiDAR-Sensoren Fraunhofer will Kinder vor Rasenmährobotern schützen

Wenn der Mähroboter im Garten unterwegs ist, ist der Rasen Sperrgebiet – zumindest für krabbelnde Kleinkinder. Denn Tests haben gezeigt, wie gefährlich die Roboter für den Nachwuchs sein können. Fraunhofer-Forscher sind diesem Problem nachgegangen und setzen dabei auf die LiDAR-Technologie.

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Fraunhofer IMS Duisburg

Mähroboter, natürliche Gartenchemie-Produkte und Gasgrillgeräte liegen in Europa im Trend; 2016 betrug das gesamte Umsatzvolumen laut einer Studie der GfK vier Milliarden Euro. Der Umsatzanteil von Mährobotern machte dabei im ersten Halbjahr 2016 bereits knapp 50 Prozent aus. Obgleich die Roboter viel Hilfe und Zeitersparnis bringen, erweisen sie sich auch immer öfter als extrem gefährlich – insbesondere für kleine Kinder.

Im April 2018 veröffentlichte die Stiftung Warentest einen Test mit acht Mährobotern. Das Ergebnis ist schockierend: Sechs von acht getesteten Robotern führen ihre Mäharbeiten akzeptabel aus, bei zwei der Roboter sollen extreme Sicherheitsmängel vorliegen, weshalb diese mit der Note Mangelhaft bewertet wurden. Über ein Befriedigend komme keines der Modelle im Test hinaus, heißt es weiter. So weist der Test darauf hin, dass manche der überprüften Mäher bei krabbelnden Kindern nicht rechtzeitig stoppen und dadurch deutliche Schnittverletzungen an den Attrappen hinterlassen.

LiDAR-Sensoren sollen Kinder schützen

Das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg forscht aktuell an dieser Thematik. Laut IMS befinden sich die an den getesteten Mährobotern angebrachten Sensoren in einem gewissen Abstand über dem Boden, weshalb die Extremitäten von Kindern in Kontakt mit den rotierenden Klingen geraten können, bevor das Gerät Hände, Arme und Beine erkennen kann.

Das IMS entwickelt nun hochempfindliche optische Sensoren für die dreidimensionale Vermessung der Umgebung. Dabei basiert das als LiDAR (Light Detection and Ranging) bekannte Verfahren zur Entfernungsbestimmung auf der Messung der Laufzeit eines ausgesendeten Lichtimpulses. Der gepulste Laserstrahl wird an der Oberfläche von Objekten reflektiert. Mit sogenannten Time-of-Flight-Kameras empfängt das LiDAR-Gerät die zurückgestreuten Signale: Anhand der Laufzeit, die das Licht zu den Gegenständen und zurück benötigt, werden Abstand, Position und Geschwindigkeit von Objekten errechnet.

Dreidimensionale Abbilder der Umgebung

Die Sensoren sollen in der Lage sein, dreidimensionale Abbilder der Umgebung in Echtzeit zu erstellen, sodass mittels modernster Bildverarbeitung zwischen Menschen und anderen Objekten unterschieden werden kann. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass der Roboter überhaupt erst in die Nähe von spielenden Kindern kommt oder sich sofort abschaltet, sollte sich ein Kind dem Gerät nähern.

Neben der Entwicklung der Photodioden, die das einfallende Licht in elektrisch verwertbare Signale verwandeln, wird an Methoden zur Reduktion des störenden Einflusses von Sonnenlicht geforscht. Mittels dieser Sensoren ist es somit möglich, auch bei strahlendem Sonnenschein Hindernisse zuverlässig zu erkennen und so drohende Kollisionen abzuwenden.

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