Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR„Intelligente Haut“ für präzisere Kommunikation in Robotik und anderen Gebieten
Flexible und dehnbare Metasurface Antennen können die Umgebung deutlich besser abtasten als herkömmliche Antennen. Das Fraunhofer FHR forscht an dieser Zukunftstechnologie, mit der die Kommunikation und Interaktion z.B. in der Robotik optimiert werden soll.
Im Projekt Flexible IntelligenT NEar-field Sensing Skins (FITNESS) arbeitet das Fraunhofer FHR, zusammen mit weiteren europäischen Forschungseinrichtungen, an Metasurface Antennen. Dies sind flächige Antennen, die in Folien oder dünne Platten integriert werden und durch spezifische Muster erwünschte Eigenschaften verzeichnen. Die Idee ist, flache Metasurface Antennen alternativ zu herkömmlichen Gruppenantennen einzusetzen. In konventionellen Gruppenantennen sind die Antennenelemente und deren Elektronik eng platziert. Das Resultat: Hohe Kosten, viel Abfuhrwärme und hohe Fehleranfälligkeit. Metasurface Antennen hingegen könnten mit weitaus weniger Elektronik aufgebaut werden - ohne Verlust der Eigenschaften der konventionellen Aufbauweise. Ebenso lassen sich Metasurface Antennen wegen ihrer flachen Struktur biegen oder sogar dehnen. Erforscht wird, wie sich Verformungen auf die Eigenschaften im Nah- und Fernfeld auswirken. Im Anschluss soll eine Art selbstkalibrierende Metasurface Antenne konzipiert werden, die ihre Formung durch eine Analyse der Strahlerverkopplung im Nahfeld eigenständig erkennt und die Anregung entsprechend optimiert.
Ein mögliches Einsatzfeld ist die Robotik: Industrieroboter mit herkömmlichen Antennen auf zylindrischen oder konischen Strukturanteilen können ihre Umgebung oft nicht optimal wahrnehmen. Mit Metasurface Antennen könnten Roboter im Fernfeld besser mit ihrer Basisstation und den Menschen in ihrer Umgebung kommunizieren und im Nahfeld die Umgebung besser abtasten. In der Medizintechnik könnten Metasurface Antennen als „intelligente Haut“ dazu beitragen, dass Geräte Gesten besser wahrnehmen und stärker mit Menschen interagieren. Auch bei der Schutzausrüstung der Feuerwehr und ähnlichen Bereichen ließe sich die Technik einsetzen.
Am Fraunhofer FHR wurde im ersten des auf 4 Jahre angelegten Projekts begonnen die Messtechnik für die Gewebeeigenschaften zu entwickelen. Schwerpunkte waren die Sicherstellung einer ausreichend hohen Qualität der Messungen. In zwei Messverfahren wurde untersucht mit welcher Genauigkeit die Forschenden messen können. Tests brachten erfreuliche Messergebnisse: Die vom Fraunhofer FHR entwickelte Messtechnik erlaubt es, im X-Band mit sehr hoher Genauigkeit zu messen. Allerdings ergab die Messungen, dass Materialien, welche kommerziell verfügbar sind und regulär als Antennen-Substrat eingesetzt werden, in diesen Frequenzbereichen keine optimale Leistung erzielen. Basierend auf den vom Fraunhofer FHR erzielten Ergebnissen werden beim Projektpartner Technische Universität Hamburg (TUHH) nun neue Substrate entwickelt: Am Institut für Angewandte Polymerphysik (IAPP) werden neue Materialien synthetisiert, welche dehnbar und potentiell hochfrequenztauglich sind. Diese werden dann vom Fraunhofer FHR getestet. Auch wird derzeit, basierend auf den ersten Ergebnissen, der Messaufbau optimiert, für andere Frequenzbänder erweitert sowie die Software für den finalen Aufbau entwickelt. Parallel dazu befasst sich das Fraunhofer FHR mit der Entwicklung der Antennenstrukturen für die „Intelligente Haut“.
