Teppichboden mit integrierten RFIDs zur Navigation von Service-Robotern

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Textile
Produkte sind heute Bestandteil unseres täglichen Lebens. Wir können sie tragen,
auf Ihnen sitzen oder über sie hinweg laufen. Sie dienen der Funktionalität, der
Ästhetik und sorgen für Atmosphäre und Stil. Aber es sind auch gänzlich neue
Anwendungsbereiche denkbar, indem Textilien des alltäglichen Gebrauchs mit
integrierter Mikroelektronik verknüpfet werden - z.B. als Navigationssystem für
Roboter.



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<img border="1" src="http://www.baulinks.com/webplugin/2005/i/1015-vorwerk1.jpg" vspace="2" alt="Smart Carpet, Teppichboden, RFID, textiler Bodenbelag, Teppichböden, elektronisches Leitsystem, Radio Frequency IDentification">

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Vorwerk und Infineon haben so einen textilen Bodenbelag als
elektronisches Leitsystem auf der Basis von RFID (Radio Frequency IDentification)
Technologie entwickelt. Dieser "Smart Carpet" ermöglicht es Robotern mit RFID
Leseeinheit, automatisch und intelligent über den Boden zu navigieren. Solche
Roboter können zum Beispiel als automatisch gesteuerte Transporteinheit oder als
selbst fahrende Reinigungsautomaten eingesetzt werden. Die Vorteile liegen auf
der Hand:



  • Gezielte Navigation auf nahezu 100 Prozent der Fläche
  • Versperrte Flächen werden intelligent umfahren und können später erneut
    angesteuert werden
  • Flexibles, zeitgesteuertes Anfahren verschiedener, genau definierter
    Bereiche
  • Hohe Einsparung von Zeit und Energie - gegenüber zufallsgesteuerten
    Systemen - durch kontrollierte Navigation
Smart Carpet: Ein "scheinbar" ganz normaler Teppichboden



Äußerlich unterscheidet sich der "Smart Carpet" nicht von einem
normalen Teppichboden. Das Geheimnis liegt in seinem Rücken. Unsichtbar
platzierte RFID-Label werden in die Grundkonstruktion des Teppichbodens
integriert. Dort werden sie elektromagnetisch beschrieben und ausgelesen und
dienen so der Informationsübertragung und Steuerung. Das einzelne RFID-Label
besteht aus einer hauchdünnen PET Folie, die mit Leiterbahnen aus Metall, einer
Antennenspule und einem winzigen Silizium-Mikrochip versehen ist. Diese flachen
Einheiten werden in den Teppichboden integriert und bilden so ein Netz über die
gesamte Fläche. Den Gehkomfort beeinträchtigen die RFID-Label dabei nicht. Zudem
lassen sich die einzelnen, bruchgeschützten RFID-Label auch durch Feuchtigkeit
oder Nässe nicht in ihrer Funktion beeinträchtigen.



Jedes der RFID-Label verfügt über eine eigene ID-Nummer, die
mittels drahtloser Datenübertragung (13,56 MHz) über eine Distanz von 10
Zentimetern von einem RFID-Lesegerät erkannt und identifiziert werden kann. Die
für diesen Vorgang benötigte Energie wird ausschließlich vom Roboter geliefert.
Die RFID-Label selbst sind völlig passiv, so dass im Teppich selbst keinerlei
elektrische Spannung anliegt.



Durch das Auslesen der einzelnen RFID-Label im Teppichboden
werden die einzelnen "Signalgeber" vom Roboter zu einer virtuellen Landkarte
verknüpft. Auf dem so gebildeten "Wegenetz" bewegt sich der Roboter dann
zielgenau auf einen Punkt oder Raum zu. Ein Lesespeicher wertet aus, welche
Stationen bereits angefahren, bzw. welche Bereiche der Fläche schon bearbeitet
wurden. Zusätzlich kann der Roboter zum Beispiel auch Datums- und
Zeitinformationen auf dem RFID-Label speichern. So ist beispielsweise eine
einfache Servicekontrolle möglich.



Smart Carpet kennt keine Hindernisse



Das Smart Carpet System ermöglicht so auch bei Hindernissen eine
kontrollierte Navigation. Feste Hindernisse sind auf der "Landkarte" vermerkt
und werden umfahren. Temporäre Hindernisse werden erkannt und lösen eine
spontane Navigationsänderung aus. Besteht das Hindernis später nicht mehr, wird
auch dieser Bodenbereich wieder angesteuert. So kann zum Beispiel bei
Reinigungsrobotern auf diese Weise eine nahezu 100prozentige Abdeckung der
Fläche erreicht werden. Zudem werden Zeit und Energie gespart. Ein deutlicher
Vorsprung zu bestehenden Roboter-Systemen, die sich bislang mehr oder weniger
nach dem Zufallsprinzip durch einen Raum bewegen.



Das Smart Carpet System verspricht aber noch mehr: Mit ihm ist
es zum Beispiel möglich, dass ein Roboter verschiedene Bereiche zeitgesteuert
anfährt, zum Beispiel dann, wenn sich dort erfahrungsgemäß keine Personen
aufhalten. Auch ist es möglich, auf einem RFID-Label Informationen über
beispielsweise die Räumlichkeit (zum Beispiel Flur- oder Zimmernummern) oder die
Beschaffenheit des Untergrundes zu hinterlegen.




<img border="1" src="http://www.baulinks.com/webplugin/2005/i/1015-vorwerk2.jpg" align="right" hspace="3" vspace="3">Die
praktische Smart Carpet Navigation mit drahtloser Datenübertragung zwischen
Roboter und RFID Label verspricht auch wirtschaftlich erhebliche Vorteile. So
sind Roboter mit RFID-Technologie wesentlich preiswerter zu konstruieren, als
herkömmliche Laserradar oder 3D-Kamera gestützte Geräte.



"Smart Textiles", wie Textilien mit integrierter Elektronik
genannt werden, sind heute noch Innovationen mit Überraschungfseffekt, werden
sicherlich bald aber schon Einzug in unseren Alltag halten. Einen ersten Schritt
dazu ist Vorwerk mit der Entwicklung des "Smart Carpet" jetzt bereits gegangen.
Auf der Techtextil 2005 präsentierte Vorwerk die in Kooperation mit Infineon
entstandene Innovation, zusammen mit einem RFID-fähigen Roboter, erfolgreich in
einem Livetest. Marktfähig wird die Technologie voraussichtlich Ende 2006 sein
und Ihren Einsatz vorrangig im Objektbereich finden.



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