Combinatie van lokalisatiesystemen voor accuratere plaatsbepaling

In de media spreekt men vaak over autonome voertuigen. Het is daarbij wel duidelijk dat zelfrijdende wagens nog niet meteen onze wegen gaan overnemen. Wat veel minder aan bod komt, is dat in industriële omgevingen autonome toepassingen al een pak meer geïntegreerd zijn. AGV’s of Automatisch Geleide Voertuigen kunnen verschillende taken uitvoeren in een productie-omgeving: transport, inventaris, lokalisatie etc. Daarvoor moeten ze wel weten waar ze zijn, waar ze naar toe gaan en wat het beste pad is – rekening houdende met andere al dan niet bewegende obstakels onderweg.

combinatie-localisatiesystemen

Het ontwerp en de kalibratie van de lokalisatiesystemen van die AGV’s is bijgevolg cruciaal. En helemaal niet evident. AGV’s hebben doorgaans immers indoor-toepassingen. GPS, wat buiten goed zou werken, volstaat binnen niet. De traceersystemen hebben drie belangrijke functies:

  1. Het voertuig op de juiste route houden, daarbij rekening houdende met de omgeving, andere (autonome) voertuigen en objecten en/of personen.
  2. Het bepalen van de meest efficiënte route en het verdelen van taken tussen de verschillende voertuigen in een vloot.
  3. Het voorkomen van aanrijdingen met andere voertuigen, objecten en/of personen.

Traag, duur en inaccuraat

De bestaande methodes waarop de lokalisatiesystemen zich baseren voldoen helaas niet aan de industriële vereisten inzake nauwkeurigheid, updatesnelheid, robuustheid en kostprijs. Flanders Make werkte daarom samen met industriële partners zoals Bekaert en Octinion aan een vernieuwende aanpak die verschillende bestaande lokalisatietechnieken combineert, met name:

  • UWB (ultra-wide-band) sensoren
  • Versnellingsmeters en gyroscopen
  • Visuele lokalisatie d.m.v. camera’s

Afhankelijk van de toepassing en randvoorwaarden zoals kostprijs, omgeving, schaalbaarheid etc. zijn meerdere combinaties mogelijk. Er werd daarom een ontwerpkader voorzien dat het mogelijk maakt eenvoudig de technieken kwantitatief te vergelijken. Ontwikkelaars simuleren zo snel de impact van het toevoegen/weglaten van een bepaalde techniek of het aanpassen van een aantal parameters. Hierdoor zal de optimale combinatie veel sneller achterhaald kunnen worden.

AGV-2

AGV’s inzetten op grote schaal

Bekaert is een multinationale Belgische onderneming, gespecialiseerd in staaldraad, staalkoord en geavanceerde materialen en deklagen. Het bedrijf gebruikt Decawave semiconductoren voor de lokalisatie van AGV’s in zijn productiesite. Dergelijke industriële omgeving is verre van ideaal voor correcte plaatsbepaling, door bijvoorbeeld rondvliegende stofdeeltjes. Samen met Flanders Make werd specifieke software (firmware) ontwikkeld voor de Decawave chips die gebruikt wordt voor de signaalverwerking die nodig is voor de sensorfusie. Dat is de combinatie van data uit verschillende sensoren om tot een zo accuraat mogelijke meting te komen. Door de redundante informatie uit alle sensoren optimaal te benutten, wordt de plaatsbepaling nauwkeuriger en is het systeem in staat reflectie weg te filteren. Dankzij sensorfusie kan Bekaert zijn autonome navigatiesystemen verder verbeteren en opschalen.

Octinion is een innovatief R&D-bedrijf dat zich specialiseert in mechatronisch productontwerp en automatiseringsoplossingen. Ze ontwikkelden een indoor lokalisatiesysteem voor agrobots. Hiervoor dienden ze in kaart te brengen waarom autonome indoor navigatie soms misloopt. Dit kan bijvoorbeeld liggen aan de feedback van de controller, de sensoren zelf of de gekozen combinatie van sensoren. Samen met Flanders Make werd een prototype (diagnostics tool) ontwikkeld dat het effect van de omgeving rond de AGV op de UWB-meetkwaliteit evalueert. Met behulp van deze tool kan Octinion de kwaliteit van de signalen uiterst accuraat bepalen (bereik, signaalsterkte), waardoor het ontwerpproces van nieuwe autonome toepassingen aanzienlijk versnelt.

De resultaten van dit onderzoek kaderen in het LOCATOR-project, een interdisciplinair coöperatief onderzoeksproject waarvoor Flanders Make verschillende bedrijven, waaronder Bekaert en Octinion, samengebracht heeft om een gedeelde technologische uitdaging aan te pakken. De bedrijven ontwikkelen de resultaten nu verder voor hun eigen toepassingen.
 

Zelf deelnemen aan een innovatief onderzoeksproject?

Erik Hostens
Auteur

Erik Hostens

Erik Hostens werkt als projectleider en senior onderzoeker bij Flanders Make. Erik is burgerlijk werktuigkundig-elektrotechnisch ingenieur en doctor in de ingenieurswetenschappen (KULeuven). Hij is voornamelijk actief in de domeinen geavanceerde regeltechniek en systeemtheorie, optimalisatie en machine learning en heeft meer dan 10 jaar ervaring in onderzoeksprojecten rond slimme sensoren, geavanceerde regeltechniek en autonome systemen.

Blijf op de hoogte!