الروبوتات
WiFi تساعد الروبوتات على التنقل في البيئات الداخلية
قام مهندسون في جامعة كاليفورنيا سان دييغو بتطوير تقنية منخفضة التكلفة و低 الطاقة تساعد الروبوتات على رسم خرائط بيئاتها الداخلية. تساعد النظام الروبوتات على التنقل حتى عند وجود إضاءة منخفضة أو عدم وجود معالم أو ميزات يمكن التعرف عليها.
يتعلق فريق الباحثين بجماعة الاتصالات اللاسلكية والحس والشبكات، والتي يقودها أستاذ الهندسة الكهربائية والحاسوب في جامعة كاليفورنيا سان دييغو دينيش بهاراديا. وسيتم تقديمه في مؤتمر 2022 الدولي عن الروبوتات والآلية في فيلادلفيا، الذي سيجرى من 23 إلى 27 مايو.
نشرت الأبحاث في IEEE Robotics and Automation.
نهج جديد كليًا
تتضمن التقنية الجديدة طورًا يعتمد على إشارات WiFi لتمكين الروبوت من رسم خريطة بيئته ومساره. النظام عبارة عن نهج جديد كليًا للتنقل الروبوتي الداخلي، وهو فريد عند مقارنته بالنهج السابقة التي تستخدم حساسات الضوء البصري مثل الكاميرات والليزر.
تستخدم حساسات “WiFi” إشارات التردد الإذاعي بدلاً من الضوء أو الإشارات البصرية للرؤية، مما يمكّنها من العمل بشكل أفضل في البيئات التي تواجه فيها الكاميرات والليزر صعوبات. هذه الأنواع من البيئات عادة ما تكون إضاءة منخفضة، وتغير الإضاءة، وبيئات متكررة مثل الممرات الطويلة.
https://www.youtube.com/watch?v=JjalvBHqC94
بديل للليزر
تساعد تقنية “WiFi” في تحقيق وضعها كبديل اقتصادي للليزر، والتي تكون غالية الثمن وتتطلب قدرة كبيرة.
“نحن محاطون بإشارات لاسلكية تقريبًا في كل مكان نذهب إليه. جمال هذا العمل هو أننا يمكن أن نستخدم هذه الإشارات اليومية لفعل تحديد الموقع الداخلي والخريطة مع الروبوتات،” قال بهاراديا.
أديتيا أرون هو طالب دكتوراه في الهندسة الكهربائية والحاسوب في مختبر بهاراديا وكاتب الدراسة الأول.
قام الباحثون ببناء نظام النموذج باستخدام الأجهزة المتاحة في السوق. يتكون من روبوت مجهز بحساسات WiFi مصنوعة من أجهزة إرسال واستقبال WiFi المتاحة تجاريًا. ترسل حساسات WiFi إشارات لاسلكية وتستقبلها من نقاط الوصول اللاسلكي في البيئة، وهذه الاتصالات هي ما يمكّن الروبوت من رسم موقعها واتجاه حركتها.
روشان أيالاسوماياجولا هو أيضًا طالب دكتوراه في الهندسة الكهربائية والحاسوب في مختبر بهاراديا وكاتب دراسة مشترك.
“هذه الاتصالات الثنائية تحدث بالفعل بين الأجهزة المحمولة مثل هاتفك ونقاط الوصول اللاسلكي في كل وقت — إنها فقط لا تخبرك بمكانك،” قال أيالاسوماياجولا. “تكنولوجيانا تركب على هذه الاتصالات لفعل تحديد الموقع والخريطة في بيئة غير معروفة.”
حساسات WiFi غير مدركة لموقع الروبوت وأين تقع نقاط الوصول اللاسلكي في البيئة. مع تحرك الروبوت، تدعو الحساسات نقاط الوصول وتستمع لردودها، والتي يتم استخدامها كعلامات.
كل إشارة لاسلكية واردة وصادرة تحمل معلومات فيزيائية فريدة يمكن استخدامها لتحديد موقع الروبوتات ونقاط الوصول بالنسبة لبعضها البعض. تمكّن الخوارزميات حساسات WiFi من استخراج هذه المعلومات وإجراء هذه الحسابات. تواصل الحساسات في الحصول على مزيد من المعلومات ويمكنها في النهاية تحديد موقع الروبوت.
تم اختبار التكنولوجيا على طابق من مبنى مكتب، حيث وضعت عدة نقاط وصول حول المساحة. تم تجهيز روبوت بحساسات WiFi، وكاميرا، وليزر لإجراء قياسات للمقارنة. قام الفريق بتحكم الروبوت وجعله يسافر عدة مرات حول الطابق. كما حولت الزوايا وذهبت في ممرات طويلة وضيقة مع مساحات مضاءة ساطعة وذات إضاءة خفيفة.
أظهرت الاختبارات أن دقة تحديد الموقع والخريطة المقدمة من حساسات WiFi كانت على نفس مستوى دقة الحساسات التجارية للكاميرا والليزر.
“يمكننا استخدام إشارات WiFi، والتي هي أساسًا مجانية، لفعل تحديد موقع قوي وموثوق به في بيئات تحديات بصرية،” قال أرون. “يمكن أن تحل حساسات WiFi محل ليزرات باهظة الثمن وتكمل حساسات منخفضة التكلفة الأخرى مثل الكاميرات في هذه السيناريوهات.”
سيعمل الفريق الآن على دمج حساسات WiFi والكاميرات لتطوير تكنولوجيا خريطة أكثر اكتمالا.
