WiFi ayuda a los robots a navegar entornos interiores

Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una tecnología de bajo costo y bajo consumo que ayuda a los robots a cartografiar sus entornos interiores. El sistema ayuda a los robots a navegar incluso cuando hay poca iluminación o no hay puntos de referencia o características reconocibles.

El equipo de investigadores pertenece al Grupo de Comunicación Inalámbrica, Detección y Redes, que está dirigido por el profesor de ingeniería eléctrica y computación de la UC San Diego, Dinesh Bharadia. Se presentará en la Conferencia Internacional de Robótica y Automatización (ICRA) de 2022 en Filadelfia, que se lleva a cabo del 23 al 27 de mayo.

La investigación se publicó en IEEE Robotics and Automation.

Un enfoque completamente nuevo

La tecnología recién desarrollada tiene sensores que confían en las señales de WiFi para permitir que el robot cartografíe su entorno y ruta. El sistema es un enfoque completamente nuevo para la navegación de robots interiores, y es único en comparación con los anteriores que utilizan sensores de luz óptica como cámaras y LiDARs.

Los sensores “WiFi” utilizan señales de frecuencia de radio en lugar de luces o señales visuales para ver, lo que les permite funcionar mejor en entornos donde las cámaras y LiDARs tienen problemas. Estos tipos de entornos suelen ser de poca iluminación, iluminación cambiante y entornos repetitivos como pasillos largos.

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Alternativa a LiDARs

El WiFi ayuda a la tecnología a lograr su estatus como una alternativa económica a los LiDARs, que son costosos y requieren mucha energía.

“Estamos rodeados de señales inalámbricas casi en todas partes a las que vamos. La belleza de este trabajo es que podemos utilizar estas señales de todos los días para hacer localización y cartografía interiores con robots”, dijo Bharadia.

Aditya Arun es un estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica y computación en el laboratorio de Bharadia y es el primer autor del estudio.

Los investigadores construyeron el sistema prototipo con hardware de venta libre. Consiste en un robot equipado con sensores WiFi construidos a partir de transceptores WiFi comerciales. Estos sensores WiFi transmiten y reciben señales inalámbricas a y desde los puntos de acceso WiFi en el entorno, y esta comunicación es lo que permite al robot cartografiar su ubicación y dirección de movimiento.

Roshan Ayyalasomayajula también es un estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica y computación en el laboratorio de Bharadia, así como coautor del estudio.

“Esta comunicación de dos vías ya está sucediendo entre dispositivos móviles como su teléfono y puntos de acceso WiFi todo el tiempo — simplemente no le dice dónde está”, dijo Ayyalasomayajula. “Nuestra tecnología se aprovecha de esa comunicación para hacer localización y cartografía en un entorno desconocido”.

Los sensores WiFi inicialmente no conocen la ubicación del robot y dónde están los puntos de acceso WiFi en el entorno. A medida que el robot se mueve, los sensores llaman a los puntos de acceso y escuchan sus respuestas, que luego se utilizan como puntos de referencia.

Cada señal inalámbrica entrante y saliente lleva su propia información física única que se puede utilizar para identificar dónde están los robots y los puntos de acceso en relación entre sí. Los algoritmos permiten a los sensores WiFi extraer esta información y realizar estos cálculos. Los sensores continúan recopilando más información y eventualmente pueden localizar dónde va el robot.

La tecnología se probó en un piso de un edificio de oficinas, donde se colocaron varios puntos de acceso alrededor del espacio. Un robot se equipó con los sensores WiFi, así como una cámara y un LiDAR para realizar mediciones de comparación. El equipo controló el robot y lo hizo viajar varias veces alrededor del piso. También giró esquinas y bajó por pasillos largos y estrechos con espacios brillantemente y débilmente iluminados.

Las pruebas demostraron que la precisión de la localización y la cartografía proporcionada por los sensores WiFi era comparable a la de los sensores comerciales de cámara y LiDar.

“Podemos utilizar señales de WiFi, que son esencialmente gratuitas, para hacer detección robusta y confiable en entornos visualmente desafiantes”, dijo Arun. “La detección WiFi podría potencialmente reemplazar a los LiDARs costosos y complementar a otros sensores de bajo costo, como cámaras, en estos escenarios”.

El equipo ahora trabajará para combinar sensores WiFi y cámaras para desarrollar una tecnología de cartografía aún más completa.