Cortadores de grama robóticos são ótimos para cortar grama, mas representam um risco de lesões para as crianças que brincam nas proximidades. Sensores altamente avançados desenvolvidos por pesquisadores da Fraunhofer garantem que o cortador de grama desligue quando as crianças estiverem por perto. O sistema, que é baseado na tecnologia LiDAR, usa um único pulso de luz para capturar todo o ambiente, cobrindo um alcance de até 200 metros.

Os níveis de digitalização e automação estão aumentando não apenas em ambientes industriais, mas também em nossas vidas diárias. Mais e mais pessoas hoje estão usando dispositivos robóticos para aspirar o chão ou cortar a grama, por exemplo. Da mesma forma que os veículos autônomos negociam o tráfego nas estradas, os dispositivos robóticos devem monitorar com precisão os arredores o tempo todo para evitar causar danos materiais ou ferimentos. Um teste recente conduzido pelo grupo alemão de segurança do consumidor Stiftung Warentest, Contudo, indica que nem todos os cortadores de grama robóticos realizam essa tarefa de maneira satisfatória. O teste revela, por exemplo, que quando crianças engatinham estão por perto, alguns dos cortadores de grama estudados não pararam a tempo e deixaram cortes graves nos manequins de teste. Nenhum dos dispositivos parou quando uma réplica da mão de uma criança foi colocada na frente deles. Alguns dos cortadores de grama robóticos testados contam exclusivamente com sensores de choque, que apenas detectam e iniciam uma resposta aos obstáculos no impacto. Dado que esses sensores estão localizados a uma certa distância do solo, as lâminas rotativas do dispositivo podem entrar em contato com as extremidades das crianças antes de identificá-las como mãos, braços ou pernas.

Monitoramento tridimensional do entorno

O Instituto Fraunhofer para Circuitos e Sistemas Microeletrônicos IMS em Duisburg está desenvolvendo sensores ópticos altamente avançados que medem a área circundante em 3-D. Eles incorporam a tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging), que mede a distância até o objeto com base no tempo necessário para o retorno de um pulso de luz emitido. A luz laser pulsada é refletida pela superfície dos objetos com os quais entra em contato. Usando câmeras de imagem de tempo de voo, o dispositivo LiDAR então captura os sinais refletidos. A distância e a posição dos objetos, bem como a velocidade com que eles se movem, são calculadas com base no tempo que leva para a luz atingir o objeto e retornar.

Os sensores usam tecnologia de processamento de imagem de última geração para gerar representações tridimensionais dos arredores em tempo real, tornando assim possível distinguir entre pessoas e outros objetos. Isso evita que os robôs cheguem perto de crianças brincando nas proximidades, em primeiro lugar, e se uma criança se aproximar dele, o dispositivo desliga imediatamente. Além de revelar fotodiodos, que convertem a luz incidente em corrente elétrica, os pesquisadores estão explorando métodos para reduzir os efeitos adversos da luz solar. Os sensores, portanto, também serão capazes de detectar objetos de forma confiável e evitar colisões iminentes sob luz solar intensa.

Composto por vários fotodiodos especiais - conhecidos como diodos de avalanche de fóton único (SPADs) - desenvolvidos na Fraunhofer IMS, esses sensores de nova geração capturam uma imagem de toda a área circundante com um único pulso de luz. SPADs são cem vezes mais sensíveis do que os fotodiodos encontrados em smartphones, por exemplo. Agora, a equipe de pesquisa pretende usar SPADs para cobrir distâncias de até 200 metros, com os primeiros sistemas definidos para entrar em produção no final de 2019.

Sensor e análise eletrônica combinados em um chip para economizar espaço

Graças à tecnologia CMOS, os fotodiodos são integrados com a eletrônica de análise necessária em um único chip. Isso dá aos sensores um design compacto e significa que eles podem ser produzidos de forma econômica. Como resultado, eles podem ser usados ​​em produtos adequados para o mercado de massa, como cortadores de grama robóticos, sem aumentar os custos. Em colaboração com os principais fabricantes de sensores e câmeras, O Fraunhofer IMS também oferece soluções de monitoramento e imagem 3-D sob medida para as especificações do cliente.