Colaboração entre o Instituto Fraunhofer IOSB e a SBG Systems
O Instituto Fraunhofer é uma renomada organização de pesquisa alemã, pioneira em inovação em uma ampla gama de domínios científicos.
"Os robôs autônomos de grande escala devem revolucionar o setor de construção em breve, transformando a eficiência e a inovação." | Florian OLLIER, Diretor de Marketing da SBG Systems
O instituto Fraunhofer, uma renomada organização de pesquisa alemã, tem sido pioneiro em inovação em uma ampla gama de domínios científicos. Dentro de sua extensa rede de 76 institutos, o Instituto Fraunhofer de Optrônica, Tecnologias de Sistemas e Exploração de Imagem IOSB se destaca por seu trabalho inovador em sistemas robóticos móveis autônomos.
Este estudo de caso explora a colaboração entre o Fraunhofer IOSB e a SBG Systems, focando na integração de nossos sensores inerciais em veículos de construção autônomos.
Reformulando a tecnologia de construção
Os sistemas autônomos tornaram-se indispensáveis para tarefas perigosas, difíceis ou monótonas para os humanos.
O grupo de pesquisa de Sistemas Robóticos Autônomos da Fraunhofer IOSB é especializado no desenvolvimento de veículos de construção autônomos, desde escavadeiras para ambientes não estruturados até Unimogs que puxam um caminhão basculante para remover o solo do canteiro de obras.
Os veículos autônomos devem entender seu ambiente e criar um mapa 3D para determinar sua localização. Eles usam dados de sensores para descobrir como se movimentar em seu ambiente.
Uma colaboração de que nos orgulhamos
Para alcançar a verdadeira autonomia em veículos de construção, sensores precisos e confiáveis são cruciais. Esses sensores devem fornecer dados em tempo real para percepção do ambiente, mapeamento e navegação.
A Fraunhofer IOSB precisava de um fornecedor que pudesse fornecer sensores inerciais de alto desempenho para aprimorar os recursos de seus veículos de construção autônomos.
Temos orgulho de colaborar com o estimado Instituto Fraunhofer, renomado por sua inovação. A Fraunhofer IOSB usou vários de nossos produtos em diversas plataformas.
Implementação
Uma aplicação notável envolve a integração do nosso sensor inercial Ekinox em uma escavadeira autônoma capaz de remover o solo.
O Ekinox desempenhou um papel fundamental na captura dos dados de movimento e orientação do veículo, permitindo o mapeamento preciso do ambiente em tempo real.
Esses dados, combinados com algoritmos avançados desenvolvidos por pesquisadores da Fraunhofer, possibilitaram percepção, mapeamento e navegação precisos.
Resultados
- Escavação autônoma/ Remoção autônoma de solo: A escavadeira equipada com o Ekinox Micro da SBG Systems alcançou um alto nível de autonomia nas tarefas de remoção de solo. A precisão e a confiabilidade do sensor inercial contribuíram para a capacidade do veículo de operar de forma independente em ambientes não estruturados.
- Resgate de barris: A escavadeira autônoma demonstrou versatilidade ao estender suas capacidades para resgatar barris. Foi capaz de executar várias tarefas dentro de sua área de operação.
- Operações Unimog: A Fraunhofer IOSB está atualmente no processo de conversão do Unimog em um robô rebocando um trailer basculante para transportar o solo para longe do canteiro de obras. Os sensores inerciais da SBG Systems alimentam o pipeline de autonomia, que deve aumentar a eficiência e a segurança da operação.
Em poucas palavras
A Fraunhofer IOSB e a SBG Systems demonstram como os sensores avançados e a pesquisa geram grandes avanços. Além disso, sua parceria destaca o impacto da inovação no crescimento da tecnologia.
A integração de IMUs avançadas em veículos de construção autônomos aprimora os recursos atuais das máquinas. Além disso, essa integração abre as portas para futuros avanços na robótica autônoma. Por fim, a Fraunhofer IOSB e a SBG Systems colaboram para ampliar os limites da tecnologia autônoma.
Ekinox Micro
O Ekinox Micro combina um sensor inercial MEMS de alto desempenho com um receptor GNSS de dupla antena, multi-frequência e constelação quádrupla para fornecer precisão incomparável, mesmo nas aplicações mais desafiadoras. Com um datalogger integrado de 8gb.
Projetado para operar nas condições mais adversas, o Ekinox Micro é qualificado com o padrão militar, tornando-o a escolha ideal para qualquer aplicação de missão crítica.
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O que é uma carga útil?
Uma carga útil refere-se a qualquer equipamento, dispositivo ou material que um veículo (drone, embarcação...) transporta para desempenhar sua finalidade pretendida além das funções básicas. A carga útil é separada dos componentes necessários para a operação do veículo, como seus motores, bateria e estrutura.
Exemplos de Cargas Úteis:
- Câmeras: câmeras de alta resolução, câmeras de imagem térmica…
- Sensores: LiDAR, sensores hiperespectrais, sensores químicos…
- Equipamentos de comunicação: rádios, repetidores de sinal…
- Instrumentos científicos: sensores meteorológicos, coletores de ar…
- Outros equipamentos especializados
O que é pós-processamento GNSS?
O pós-processamento GNSS, ou PPK, é uma abordagem onde as medições de dados GNSS brutos registradas em um receptor GNSS são processadas após a atividade de aquisição de dados. Eles podem ser combinados com outras fontes de medições GNSS para fornecer a trajetória cinemática mais completa e precisa para esse receptor GNSS, mesmo nos ambientes mais desafiadores.
Essas outras fontes podem ser uma estação base GNSS local, no ou perto do projeto de aquisição de dados, ou estações de referência de operação contínua (CORS) existentes, normalmente oferecidas por agências governamentais e/ou provedores de rede CORS comerciais.
Um software de cinemática pós-processada (PPK) pode utilizar informações de órbita e relógio de satélites GNSS disponíveis gratuitamente para ajudar a melhorar ainda mais a precisão. O PPK permite a determinação precisa da localização de uma estação base GNSS local em um datum de sistema de referência de coordenadas global absoluto, que é usado.
O software PPK também pode suportar transformações complexas entre diferentes sistemas de referência de coordenadas em suporte a projetos de engenharia.
Em outras palavras, ele dá acesso a correções, aumenta a precisão do projeto e pode até mesmo reparar perdas de dados ou erros durante o levantamento ou instalação após a missão.
O INS aceita entradas de sensores auxiliares externos?
Os Sistemas de Navegação Inercial da nossa empresa aceitam entradas de sensores auxiliares externos, como sensores de dados aéreos, magnetômetros, odômetros, DVL e outros.
Essa integração torna o INS altamente versátil e confiável, especialmente em ambientes com GNSS negado.
Esses sensores externos aprimoram o desempenho geral e a precisão do INS, fornecendo dados complementares.
Qual é a diferença entre IMU e INS?
A diferença entre uma Unidade de Medição Inercial (IMU) e um Sistema de Navegação Inercial (INS) reside em sua funcionalidade e complexidade.
Uma IMU (unidade de medição inercial) fornece dados brutos sobre a aceleração linear e a velocidade angular do veículo, medidos por acelerômetros e giroscópios. Ela fornece informações sobre roll, pitch, yaw e movimento, mas não calcula dados de posição ou navegação. A IMU é projetada especificamente para transmitir dados essenciais sobre movimento e orientação para processamento externo para determinar a posição ou velocidade.
Por outro lado, um INS (sistema de navegação inercial) combina dados da IMU com algoritmos avançados para calcular a posição, velocidade e orientação de um veículo ao longo do tempo. Ele incorpora algoritmos de navegação como a filtragem de Kalman para fusão e integração de sensores. Um INS fornece dados de navegação em tempo real, incluindo posição, velocidade e orientação, sem depender de sistemas de posicionamento externos como o GNSS.
Este sistema de navegação é normalmente utilizado em aplicações que exigem soluções de navegação abrangentes, particularmente em ambientes com GNSS negado, como UAVs militares, navios e submarinos.
O que significa MEMS?
MEMS significa Micro-Electro-Mechanical Systems (Sistemas Microeletromecânicos). Refere-se a dispositivos miniaturizados que integram elementos mecânicos, sensores, atuadores e eletrônicos em um substrato de silício comum por meio da tecnologia de microfabricação. MEMS são dispositivos mecânicos minúsculos construídos em um chip que podem detectar, controlar e acionar em escala microscópica. Eles são amplamente utilizados em IMUs, sensores de pressão, microfones, acelerômetros, giroscópios, dispositivos médicos e sistemas automotivos.