Bantad teknik möjliggör självflygande drönare

En drönare med en hjärtstartare som själv kan hitta till patienter, till exempel i någon av Sveriges skärgårdar? KTH-forskarnas teknik skulle kunna bidra till detta. Foto: Karl Greif.

NYHET

Publicerad 2019-02-19

För autonoma fordon är lidar, light detection and ranging, en avgörande komponent i den teknik som känner av hur omgivningen ser ut. Nu har forskare vid KTH utvecklat lidar-teknik som är betydligt billigare att tillverka, lättare och mer resurssnål än tidigare varianter. Framsteget kan bana väg för autonoma mindre farkoster som drönare och robotar, men också hjälpa fordonsindustrin till bättre lönsamhet.

Dagens lidar-teknik kostar tiotusentals kronor, väger runt ett kilo och konsumerar flera watt.

KTH-forskarnas version spelar i en helt annan liga.

Deras lidar kostar i storleksordningen 100 kronor styck givet större tillverkningsvolymer, väger några gram (med kringutrustning) och förbrukar runt 100 milliwatt.

Carlos Errando-Herranz, postdoktor på KTH, är en av forskarna bakom den nya lidar-tekniken. Han berättar att exakt kostnad alltid är lite svår att uppskatta eftersom den är avhängd de volymer som produceras.

Så här liten är tekniken. Den mäter cirka 100 mikrometer och betraktas bäst under mikroskop.

– Vi använder emellertid samma produktionsteknik som vid tillverkningen av accelerometrar och gyro till smarta mobiltelefoner. Det gör att kostnaden kan bli riktigt låg i stora volymer. Accelerometrar kostar idag långt under en euro styck.

Tusen gånger lättare utrustning
En tusendel av den ursprungliga vikten, ungefär samma förhållande när det kommer till så väl prislapp som effektförbrukning. Gott så. Men vad får KTH-forskarnas lidar för konsekvenser? Att det nu går att göra fler farkoster självflygande eller självkörande? Som robotar och drönare. Skulle det gå att kunna ha en drönare med en hjärtstartare som själv kan hitta till patienter, till exempel i någon av Sveriges skärgårdar? Om ingen människa behöver fjärrstyra drönaren finns en relevant ekonomisk besparing att göra.

– Absolut. Robotar och drönare är möjliga tillämpningsområden. Även för självkörande bilar är dagens lidar för kostsam. Fordonsbranschen är mycket kostnadskänslig. Andra möjligheter är ansiktsigenkänning för smarta mobiler, som Apples Face ID, säger Kristinn B. Gylfason, universitetslektor på KTH och Carlos Errando-Herranz handledare.

Tekniken i forskarnas lidar kallas för micro-electromechanical optical beam steering, vilket kan översättas till mikroelektromekanisk optisk strålstyrning på svenska. Men vad är skillnaden mellan KTH-forskarnas lidar och den traditionella? 

Kristinn B. Gylfason, universitetslektor på KTH. Foto: Peter Ardell.

Vår lidar har integrerad mikro-opto-mekanik
– En traditionell lidar bygger på att man monterar en serie av lasrar på ett roterande torn, i likhet med Velodynes hockey puck. Vår lidar bygger på integrerad mikro-opto-mekanik, där vi byggt in ett avstämbart gitter i ytan på ett kiselchip. Genom att ändra gittrets period bestämmer vi i vilken riktning strålen ska svepa, säger Kristinn B. Gylfason.

Optisk strålstyrning kan också användas för tredimensionell avbildning vid medicinsk diagnostik. Med den miniatyriserade tekniken skulle en skanner kunna föras in i kroppen vid en titthålsoperation och användas för att identifiera förändringar i vävnader. KTH-forskarnas innovation spelar en roll även här.

– Ja, detta kallas OCT och står för Optical Coherence Tomography. Vår teknik kan även nyttjas för detta, säger Kristinn B. Gylfason.

Forskarnas teknik har beskrivits i en vetenskaplig artikel i den senast upplagan av Optics Letters. Här hittar du den .

Text: Peter Ardell

För mer information, kontakta Kristinn B. Gylfason  på 08 - 790 92 31 eller gylfason@kth.se.