Første gang i Europa: Styrer firbenet robot over 5G

Illustration: TDC NET

Det er begrænset, hvor mange mobile robotter der bevæger sig rundt alene udendørs. For hvis en robot skal styres på afstand, så kræver det en stabil, hurtig og pålidelig netværksforbindelse, og det har været tæt på umuligt at opstå udendørs indtil for nylig. Derfor huserer mobile robotter som den firbenede Spot fra Boston Dynamics oftest indendørs, så både controller og robot er forbundet over et stabilt og hurtigt netværk.

Men de begrænsninger er det nu lykkedes Teknologisk Institut at fjerne i samarbejde med den fælles 5G Innovation Hub drevet af TDC NET og Ericsson.

Det er første gang i Europa, at en robot som Spot er blevet koblet på et 5G-net. Konkret er det TDCs nye 5G-net som Spot er blevet styret over. Det landsdækkende 5G-netværk, der er blevet færdigudrullet af TDC NET i samarbejde med Ericsson i slutningen af 2020, er kendetegnet ved højere hastigheder og lavere svartid.

»Spot-samarbejdet med Teknologisk Institut er et godt og konkret eksempel på de muligheder, der åbnes for med 5G. Når man kobler de kendte teknologier som droner og mobile robotter til det hurtigere netværk, kan de løse nye, mere krævende opgaver og på den måde levere øget værdi. Vi er stadig tidligt i udviklingen, men baseret på de partnerskaber, vi sammen med Ericsson driver ud fra vores Innovationshub, er vi godt på vej til at realisere potentialet af 5G,« siger Toke Binzer, underdirektør hos TDC NET.

Udsigt til lang rækkevidde

Robotten bevæger sig ved hjælp af fire roterende led med elmotorer, der sidder på robothundens skuldre og bagben. Robottens sanser består af fem stereokameraer, der konstant kortlægger robottens omgivelser i 3D, og så sørger en IMU (inertial measurement unit)-sensor for at balancere de fire ben rigtigt i forhold til underlaget.

Sensoren er bygget op om et accelerometer, et gyroskop og et kompas. De fem kameraer og sensoren sørger tilsammen for, at Spot hele tiden kan se tre til fire meter 360 grader rundt om sig, og på den måde kan den navigere uden om mennesker og forhindringer undervejs. Når Spot skal kravle op ad trapper, kan den i dag klare trin på op til 18 centimeter, ligesom den kan håndtere hældninger på +/-30 grader.

Læs også: Klar på fire ben: Spot trasker videre, hvor andre robotter kører fast

Den komplekse styring betyder, at selv små forsinkelser i netværket kan resultere i, at Spot tager et forkert skridt og falder ned af en trappe eller vælter over en kantsten.

Jonas Bæch er konsulent fra Teknologisk Institut og den mest erfarne Spot-operatør i Danmark. Han mener, at 5G-netværket blandt andet gør det muligt at styre mobile robotter som Spot fra distancen samt indsamle, hente og bruge data fra robotten i realtid.

»Indtil nu har kontrollen af robotten Spot kørt over wifi. Det har betydet, at man har mistet kontrollen over Spot, lige så snart robotten er gået fra at befinde sig indenfor til udenfor, eller den har bevæget sig mere end 30 meter væk fra operatøren,« fortæller Jonas Bæch.

»Samtidig vil man på sigt kunne indhente data og billeder fra robotten i realtid, hvilket kan give robotteknologi en ny rolle inden for blandt andet inspektion, sikkerhed og i beredskabet,« siger Jonas Bæch.

Tjekker kilometervis af hegn

En af de opgaver, som en Spot på 5G-netværket muligvis kan hjælpe med, er inspektion af hegn. I mange lufthavne, byggepladser og havne er man underlagt sikkerhedsregler, der kan betyde, at man flere gange i løbet af en dag skal sikre sig, at hegnet ikke er beskadiget. Lorenz Technology, Teknologisk Institut og Hans Christian Andersen Airport har arbejdet sammen om at undersøge muligheden for at detektere og analysere tilstande af pigtrådshegn ved hjælp af deep learning-metoder.

»Vi har sammen med Lorenz Technology undersøgt, om man kan automatisere den her tidskrævende proces. Ved at lade en robot gå langs hegnet og kontinuerligt optage billeder og analysere billederne, kan vi så få et indblik i, om hegnet skulle være defekt. Til at analysere billederne anvender vi kunstig intelligens og et regelsæt, som vi har sat op for, hvordan pigtråden ser ud, når den er intakt«, fortæller Thomas Høiberg Giselsson, der er seniorspecialist hos Teknologisk Institut, og fortsætter:

Læs også: Sukker efter 5G: Mobile robotter savner stabile trådløse netværk

I en lufthavn som Hans Christian Andersen Airport på Fyn er det sikkerhedspersonale, der inspicerer hegnet for at sikre, at det ikke er beskadiget. Men på sigt er det muligt at robotten kan melde om skader på hegnet mens den passerer lufthavnshegnet.

»Ønsker man realtidsanalyser, er det nødvendigt enten at kunne behandle data direkte på Spot eller effektivt at kunne overføre data til en egnet enhed. Vores forsøg viste, at der er et potentiale for, at robotten Spot på 5G kan være med til at muliggøre realtidsanalysen,« siger han.

Flere danske udendørsrobotter på vej

På Fyn har den store danske producent af mobile robotter, MiR, længe efterspurgt 5G som et alternativ til wifi, og i det midt- og østjyske vokser der for tiden flere nye udendørs robotvirksomheder frem.

»Vi er efterhånden en del virksomheder i det midt- og østjyske, der arbejder med udendørsrobotter, og derfor tror jeg, vi kan opbygge et stærkt fagligt netværk for terrængående robotter i forskellige afskygninger. Det særegne ved dansk robotudvikling er evnen til at arbejde sammen,« siger Mads Bendt, teknisk direktør i Capra Robotics, der har udviklet en udendørs mobilrobot.

Ud over Capra Robotics fra Aarhus nævner Mads Bendt markrobotvirksomhederne Agrointelli og Conpleks, opstregningsrobotvirksomheden TinyMobileRobots, og RopeRobotics, der inspicerer vindmøllevinger, som eksempler på midt- og østjyske robotvirksomheder.

Læs også: Nyt princip skal lukke robotterne ud af fabrikshallen

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Har spot ikke styringen indbygget?

"Den komplekse styring betyder, at selv små forsinkelser i netværket kan resultere i, at Spot tager et forkert skridt og falder ned af en trappe eller vælter over en kantsten."

Jeg har det indtryk at Spot kun behøver overordnede kommandoer og så klare resten selv uden at behøve nogen extern styring.

  • 10
  • 0

Jeg har det indtryk at Spot kun behøver overordnede kommandoer og så klare resten selv uden at behøve nogen extern styring.

Det er helt korrekt. Spot er fuldstændig autonom, og styres med simple kommandoer som ikke kræver høj båndbredde. Marques Brownlee har lavet en fin video om det: https://www.youtube.com/watch?v=s6_azdBnAlU

Det er billedoverførslen som er interessant i 5G sammenhæng. Inspektion af et hegn kunne nok klares i mindre end realtid, men hvis robotten skal interagere med noget kan det give god mening af have høj 5G båndbredde til rådighed.

Det gælder navnlig i militære anvendelser, hvor Spot f.eks. kan udstyres med et automatvånben. Her vil et realtidsbillede med meget lille forsinkelse og god dækning være helt afgørende for succes. Se eksemplet her: https://spotsrampage.com/ (godt nok med en relativt uskyldig paintball riffel).

Udvider man dækningsmulighederne for både billede og fjernbetjening, vil en sådan militær anvendelse få en vis betydning, da den vil kunne sættes ind over alt i verden. Boston Dynamics gik i rette med paintball demoen og kaldet det en "provokerende anvendelse", og advarede om, at hvis man fortsatte med det, ville det gøre garantien på Spot ugyldig. Se: https://www.bbc.com/news/technology-56182268

Det tankevækkende er, at Boston's oprindelige forskning i udviklingen af det som nu er blevet til Spot, var finansieret af det amerikanske forsvar.

  • 2
  • 0

Det gælder navnlig i militære anvendelser, hvor Spot f.eks. kan udstyres med et automatvånben

En mulig anvendelse kunne være rottebekæmpelse i kloaker. Man har blot brug for nogle mindre fjernstyrede køretøjer, der er udstyret med kamera og et rottedræbende skydevåben. De kunne så blive styret online som et andet first-person shooter spil.

Ved dog ikke lige hvordan 5G gør sig nede i en kloak. Måske man kunne nøjes med noget mere alm. wifi.

  • 0
  • 0
  1. Artiklen nævner video. Normalt kan et 4G netværk udemærket overføre video. Hvis der er tale om transmissionsdorsinkelse, så kan jeg kun forestille mig montage-anvendelser (kranstyring), hvor det har betydning. Ikke overvågning som beskrevet.

  2. 5G-teknologien har så, i kraft af generel hastighedsforbedring, anvendelser (omend jeg ikke har læst om nogle). MEN hvorfor er et lands- eller verdens-omspændende 5G netværk nødvendigt ? Til hegnsinspektion kan man vel rejse en lokal teleskob-mast, som laver et lokalt 5G netværk. Og en lufthavn har vel så begrænset, og flad, udbtedelse at nogle få biler med 2 meters antenne-højde kan fungere ?

Min fantasi rækker kun til inspektion af højspændingsledninger fra flyvende droner - som et eksempel på muligt behov for bedre end 4G transmission.

Jeg forstår det stadig ikke. Det virker som anvendt teknologi for teknologiens skyld. Eller opblæst hysteri ........

  • 3
  • 0

Hvis der er tale om transmissionsforsinkelse, så kan jeg kun forestille mig montage-anvendelser (kranstyring), hvor det har betydning. Ikke overvågning som beskrevet.

Enig. Det er kun til realtidsanvendelser at den korte forsinkelse (og højere hastigheder) er nødvendig. Til inspektion af et hegn er det fløjtende ligegyldigt om signalet når frem 1,2 eller 10 sekunder eller 20 minutter senere.

MEN hvorfor er et lands- eller verdens-omspændende 5G netværk nødvendigt ?

Det er det hvis man har behov for verdensomspændende realtidsanvendelser. Dem findes der ingen af i dag - fordi vi ikke har 5G på verdensplan, men når V2X (biler), begynder at kommunikere med infrasturktur og andre biler, så er 5G nødvendigt. Det samme gælder f.eks. havnekraner som i fremtiden kan styres fra skibene med 5G (styringen kræver realtids video i høj opløsning).

Til hegnsinspektion kan man vel rejse en lokal teleskob-mast, som laver et lokalt 5G netværk.

Meget enig, og det samme gælder 5G i f.eks. industrihaller til robotstyring, havnekraner osv. Den type anvendelse betegnes også "Private 5G", og er ofte lagt ud i ulicenseret spektrum. I Danmark går man imod strømmen og sælger et af de vigtigste frekvensbånd til private 5G net til et enkelt teleselskab. Så i Danmark bliver det ikke 5G i 5,8 GHz spektret, men derimod 5G på WiFi6 RAT (Radio Access Technology), hvilket måske ikke er så ringe endda. WiFi 6 er også på vej som som RAT i andre lande, men i Danmark vil den udvikling blive hurtigere, fordi virksomheder afskæres fra ulicenseret 5G spektrum. Under alle omstændigheder vil den industrielle udvikling på 5G søge derhen hvor omkostningerne for infrastrukturen er lavest i det lange løb, og 5G kommer til at spille en helt afgørende rolle også i de ulicenserede frekbvensbånd som WiFI 6. Faktisk er mit gæt, at 5G bliver langt vigtigere i de ulicenserede frekvensspektre, fordi det netop er de private anvendelser, som får størst glæde af 5G.

  • 2
  • 0

Kan du forklare forskellen (hvad er ekstra) i de to transmissionsteknologier 5G og nyeste WiFi ?

5G er en polylitisk radioteknologi, dvs. en 5G enhed kan skabe samtidig forbindelse gennem mange af hinanden uafhængige RATs. I 3GPP release 17 er WiFi 6 defineret som en 5G RAT, og derfor kan man benytte WiFi6 på samme måde som de licenserede RATs (man kan endda bruge dem samtidig), og uden at UE (terminalerne/telefonerne) skal modificeres.

Authenmtication af RATs foregår gennem 5G Core nettet, og hvis ellers der kan etableres en kontrolkanal til WiFi6 accesspunktet, så vil UEen kunne komme på ethvert 5G net. I det tilfælde vil den bruge login credentials fra SIM kortet, så alt sker uden at brugeren skal gøre noget.

De private 5G net adskiller sig fra de offentlige net, ved at have en væsentligt enkelere kontrol arkitektur, som stort set kun skal holde styr på timingen i eget net, samt - naturligvis - holde styr på egne UEer. I private 5G net får man - hvis ellers administrationen af spektrum tillader til det, adgang til det fulde 100 MHz spektrum som 5GNR kan bruge. Dette gør, at man i et privat 5G net kan sikre, at nettet by-design er adskilt fra offentlige net - en sikkerhedsegenskab som mange produktionsvirkeomheder vægter meget højt.

I private 5G net er det typisk URLLC anvendelsen som er interessant. Den er klar i Release 17. Der mangler stadig en lang række ting i Release 17, og ETSI meddelte i forrige måned, at man måske bliver helt op til et år forsinket (de siger 6 måneder, men uden garanti). Noget af det vigtige i URLLC er hvordan man skal håndtere samtidig brug hvis private 5G net er geografisk overlappende - en situation som ikke kendes fra de offentlige net, hvor det er samme kontrolenhed (udbyder) i hver sit spektrum.

Og en sidste ting: I 5G NR benytter man (i de fleste spektre) TDD (Time Division Duplex), dvs. samme frekvens uplink og downlink, i modsætning til det man gør i LTE (og UMTS) hvor der køres FDD i to frekvensspektre. WiFi 6 benytter også TDD.

Herudover er der en lang række mindre synlige men meget betydelige forskellie i 5G, bl.a. i forhold til authentikering af RATs, så man f.eks. kan benytte radioenheder fra andre producenter end den der leverer core nettet (noget teleindustrien har arbejdet på i mange år i O-RAN sammenhæng).

Håber det gav lidt indblik bag kulisserne. Jeg deltager selv i 3GPP arbejdet via ETSI, og følger i øjeblikket URLLC færdiggørelsen i Release 17.

  • 1
  • 0

Forklar mig lige, for jeg fatter ikke hvorfor det ikke allerede kan lade sig gøre på 3G eller 4G. Det må mere være en begrænsning hos programmørerne end teknikken, eller hvad?

Og forklar mig så samtidigt hvorfor vores software bliver langsommere og langsommere, til trods for at computerne bliver hurtigere!

Jeg giver spørgsmålet til alle de programmører der må føle sig lidt provokeret.

P.S.: Det kan være at NASA vil give et par råd om hvordan man gør, hvis forbindelsen er langsom og usikker.

  • 1
  • 0

Forklar mig lige, for jeg fatter ikke hvorfor det ikke allerede kan lade sig gøre på 3G eller 4G. Det må mere være en begrænsning hos programmørerne end teknikken, eller hvad?

I 5G har man adgang til 100MHz radio spektrum det giver ca. 1,8 GBit/s, mend en 4G radio max kan udnytte 20 MHz, som højest giver 320 MBit/s. Meget kan naturligvis klares på en 300 MBit forbindelse, men... I de industrielle 5G anvendelser, hvor man bruger private 5G net, får brugeren de 100 MHz UDELT, mens man i 3G / 4G skal dele med alle andre i området. Derfor kan man lave nogle meget mere båndbreddekrævense løsninger som f.eks. 8K kameraer ved en forboldkamp eller konceert.

Og forklar mig så samtidigt hvorfor vores software bliver langsommere og langsommere, til trods for at computerne bliver hurtigere!

Dovenskab. Eller måske rettere muligheden for at bruge enorme systemmoduler med enorme overheads, bare fordi man kan. Tidligere var RAM og ROM ressourcerne begrænsede, og man var nødt til rent faktisk at tænke sig om før man programmerede.

P.S.: Det kan være at NASA vil give et par råd om hvordan man gør, hvis forbindelsen er langsom og usikker.

Jeg har faktisk været konsulent for NASA for 20 år siden. Jeg hjalp med WiFi teknologi i 5GHz området, til Mars roveren. I NASA kæmper man med både lave båndbredder og meget langt delay (15 minutter til Mars så vidt jeg husker). Derfor bruger man i dag stort set udelukkende automatik og AI og "robotics" til styring. Selvkørende biler har stor succes på Mars i øjeblikket.

  • 3
  • 0

@ Torben Rune Tak for dit fine svar. Der er også bare mig der er pylret fordi jeg til daglig må døje med kun 100 MBit/s og en database der er ved at eksplodere. Men jeg må nøjes med det begrænsninger der følger med i den del af industrien, der ikke bliver velsignet med kæmpe budgetter og den nyeste teknologi. Jeg tror at der er rigtigt mange virksomheder der må leve med det. Så her hos os bruger vi almindelige mennesker i en bil, til at inspicere vores hegn.

  • 2
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten