Les tondeuses à gazon robotisées sont idéales pour couper l'herbe, mais ils présentent un risque de blessure pour les enfants qui jouent à proximité. Des capteurs très avancés développés par les chercheurs de Fraunhofer garantissent que la tondeuse à gazon s'arrête lorsque les enfants sont à proximité. Le système, qui est basé sur la technologie LiDAR, utilise une seule impulsion de lumière pour capturer l'ensemble de l'environnement, couvrant une portée allant jusqu'à 200 mètres.

Les niveaux de numérisation et d'automatisation augmentent non seulement dans les environnements industriels, mais aussi dans notre vie quotidienne. De plus en plus de personnes utilisent aujourd'hui des appareils robotiques pour aspirer les sols ou tondre la pelouse, par exemple. De la même manière les véhicules autonomes négocient le trafic sur les routes, les appareils robotiques doivent surveiller avec précision leur environnement à tout moment pour éviter de causer des dommages matériels ou des blessures. Un test récent mené par le groupe allemand de sécurité des consommateurs Stiftung Warentest, cependant, indique que toutes les tondeuses à gazon robotisées n'exécutent pas cette tâche de manière satisfaisante. Le test révèle, par exemple, que lorsque les enfants rampants sont à proximité, certaines tondeuses à gazon étudiées ne se sont pas arrêtées à temps et ont laissé de sérieuses coupures sur les mannequins de test. Aucun des appareils ne s'est arrêté lorsqu'une réplique de la main d'un enfant a été placée devant eux. Certains des robots tondeuses testés reposent exclusivement sur des capteurs de choc, qui ne détectent et initient une réponse aux obstacles qu'à l'impact. Etant donné que ces capteurs sont situés à une certaine distance du sol, les lames rotatives de l'appareil peuvent entrer en contact avec les extrémités des enfants avant qu'il ne les identifie comme des mains, bras ou jambes.

Surveillance tridimensionnelle de l'environnement

L'Institut Fraunhofer pour les circuits et systèmes microélectroniques IMS à Duisburg développe des capteurs optiques très avancés qui mesurent la zone environnante en 3D. Ils intègrent la technologie LiDAR (Light Detection and Ranging), qui mesure la distance à l'objet en fonction du temps nécessaire pour qu'une impulsion lumineuse émise revienne. La lumière laser pulsée est réfléchie par la surface des objets avec lesquels elle entre en contact. À l'aide de caméras d'imagerie du temps de vol, le dispositif LiDAR capture alors les signaux réfléchis. La distance et la position des objets ainsi que la vitesse à laquelle ils se déplacent sont calculées en fonction du temps nécessaire à la lumière pour atteindre l'objet et revenir.

Les capteurs utilisent une technologie de traitement d'image de pointe pour générer des représentations tridimensionnelles de l'environnement en temps réel, permettant ainsi de distinguer les personnes des autres objets. Cela empêche les robots de s'approcher des enfants qui jouent à proximité en premier lieu, et si un enfant s'en approche, l'appareil s'éteint immédiatement. En plus de développer des photodiodes, qui convertissent la lumière incidente en un courant électrique, les chercheurs explorent des méthodes pour réduire les effets néfastes de la lumière du soleil. Les capteurs seront donc également capables de détecter des objets de manière fiable et d'éviter les collisions imminentes en plein soleil.

Composé de plusieurs photodiodes spéciales - appelées diodes à avalanche à photon unique (SPAD) - développées à Fraunhofer IMS, ces capteurs de nouvelle génération capturent une image de toute la zone environnante avec une seule impulsion lumineuse. Les SPAD sont cent fois plus sensibles que les photodiodes des smartphones, par exemple. Maintenant, l'équipe de recherche vise à utiliser des SPAD pour couvrir des distances allant jusqu'à 200 mètres, les premiers systèmes devant entrer en production fin 2019.

Capteur et électronique d'analyse combinés sur une puce pour gagner de la place

Grâce à la technologie CMOS, les photodiodes sont intégrées avec l'électronique d'analyse requise sur une seule puce. Cela donne aux capteurs une conception compacte et signifie qu'ils peuvent être produits de manière économique. Par conséquent, ils peuvent être utilisés dans des produits adaptés au marché de masse, tels que les tondeuses à gazon robotisées, sans augmenter les coûts. En collaboration avec les principaux fabricants de capteurs et de caméras, Fraunhofer IMS propose également des solutions de surveillance et d'imagerie 3D adaptées aux spécifications du client.