Doktorand utvecklar framtidssystem på Addiva

Ultra Wide Band, radarteknik med hög precision för korta avstånd, kan bland annat användas för att skapa osynliga skyddszoner kring industrirobotar. Melika Hozhabri är industridoktorand vid Mälardalen högskola och utvecklar nu tekniken på uppdrag av Addiva.

– Det är ett drömjobb att få utveckla ett radarsystem som har så många spännande och viktiga tillämpningar, säger Melika Hozhabri.

Melika avslutade Masterprogrammet i intelligenta inbyggda system för fyra år sedan och hon är nu en av 45 industridoktorander på Mälardalens högskola. Hennes forskning är inriktad på att identifiera människor i tuffa miljöer med hjälp av Ultra Wide Band, UWB-teknik, och arbetet finansieras av Addiva, KK-stiftelsen och Vinnova.

Vad är det då som utmärker UWB? Traditionella radarsystem skickar signaler i ett smalt och specifikt frekvensområde medan UWB sänder signaler över ett mycket bredare frekvensområde, över 500 MHz. Systemet kan därför användas på korta avstånd för positionering med mycket hög precision, men även för att överföra stora mängder data. Det skapar intressanta möjligheter.

– Vi jobbar till exempel med är att skapa osynliga skyddszoner kring industrirobotar. Målet är att människor och maskiner ska kunna arbeta tillsammans utan de burar som idag är obligatoriska i industrin. UWB-system fungerar fint i alla ljus- och väderförhållanden och kan dessutom kapslas in för att klara tuffa påfrestningar i exempelvis marina miljöer eller i gruvor, förklarar Melika.

Signalbehandlingen en utmaning

Melika utvecklar algoritmer för att hantera de enorma mängder rådata som genereras av UWB-systemet. Det centrala är att rensa undan ekon och annan oönskad information, till exempel brus från mobiltelefoner och trådlösa nätverk, och att skapa en bild av det som verkligen eftersöks. Martin Ekström, universitetslektor på Mälardalens högskola, handleder tillsammans med kollegorna Maria Linden och Nikola Petrovic Melika i projektet.

– UWB-tekniken har varit känd i över 20 år men det är först nu som vi har tillräcklig datorkraft för att kunna skapa användbara system. Även kunskapen om antenner har kunnat utvecklas i takt med att datorerna har blivit kraftfullare och billigare, säger Martin Ekström.

Som handledare i projektet bistår Martin med expertkompetens inom elektronik och hårdvara. Han säkerställer också den akademiska höjden i projektet, med siktet inställt på Melikas doktorsexamen. För Mälardalens högskola är industridoktoranderna en viktig del av samverkan med näringslivet.

– Vi får möjlighet att tillämpa vår forskning i industrin och samtidigt nå ut med ny kunskap från högskolan till företagen. Det är också motiverande för doktoranderna att se hur deras ansträngningar omsätts i praktiken, säger Martin.

Addiva ser kommersiell potential

Konsultbolaget Addiva har 70 anställda i Västerås och arbetar med el-, elektronik- och mjukvaruutveckling på uppdrag av kunderna. Melikas forskningsprojekt syftar bland annat till att åstadkomma säkrare samarbete mellan robot och människa, något som företagets kunder är intresserade av.

– Vi ser en enorm potential inom många olika tillämpningar och vi märker också att kunderna är nyfikna. Nu när tekniken är mogen är det en fantastisk möjlighet att kunna driva utvecklingen tillsammans med Melika och Mälardalens högskola, säger Dag Lindahl, chef för teknisk systemutveckling på Addiva.

Addiva har varit medlemmar i Automation Region sedan klustret bildades. De har medverkat i utvecklingsgruppernas arbete, arrangerat frukostmöten och deltagit i flera projekt. Genom sitt engagemang i Automation Region har Addiva också kommit i kontakt med ITS EASY, en forskarskola inom inbyggda system vid Mälardalens högskola. Det var här de fick upp ögonen för arbetsformen och fick hjälp att starta upp radarprojektet.

Det är bland annat möjligheten att positionera inomhus och i katastrofzoner som Addivas kunder efterfrågar och här tillhandahåller UWB-radar en oslagbar noggrannhet och flera fördelar gentemot befintliga system. Kameror används till exempel för att lokalisera människor i kollapsade byggnader. Tekniken är begränsad och det är i regel svårt att bestämma exakta positioner. Räddningshundar används också men de kan inte skilja levande människor från avlidna, vilket kan vara avgörande i ett pressat räddningsarbete.

– UWB-system kan utgöra ett viktigt komplement eftersom de kan upptäcka andning och hjärtrytm, tack vare sin millimeterprecision och de elektromagnetiska vågornas förmåga att passera genom byggnadsmaterial, säger Melika.

Vi önskar Melika lycka till med forskningen och ser fram emot såväl intressanta resultat som den kommande disputationen, preliminärt planerad till våren 2019!

Mer om radar och UWB

1. Radarteknik bygger på att elektromagnetiska vågor reflekteras när de möter ett objekt och återvänder till positionen där de uppstod. Tiden som det tar för vågen att komma tillbaka avslöjar målets position eftersom den elektromagnetiska energin färdas med närmast konstant hastighet, vilken i stort sett är lika med ljusets hastighet.
2. UWB-systemets extremt låga uteffekt gör det lämpligt att använda på korta avstånd. Den korta pulslängden gör också att tekniken kan användas för att överföra stora datamängder, till exempel till trådlösa bildskärmar.
3. En av de värdefulla aspekterna med UWB-tekniken är möjligheten att bestämma "time of flight" för radioöverföringens direkta väg mellan sändare och mottagare. Det vill säga avgöra vilka signaler som kommer direkt från målet och vilka som kan avfärdas som studsar.
4. Olika material reflekterar och absorberar de elektromagnetiska vågorna på olika sätt vilket gör att UWB-radar kan användas för att skilja olika material från varandra, en tillämpning som har använts för att detektera bröstcancer.

Mer information

Melika Hozhabri, melika.hozhabri@addiva.se
Martin Ekström, martin.ekstrom@mdh.se
Dag Lindahl, dag.lindahl@addiva.se