Robotique
Le Wi-Fi aide les robots à naviguer dans les environnements intérieurs
Des ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego ont développé une technologie à faible coût et à faible consommation d'énergie qui aide les robots à cartographier leurs environnements intérieurs. Le système aide les robots à naviguer même en cas de faible éclairage ou d'absence de repères ou de caractéristiques reconnaissables.
L'équipe de chercheurs appartient au groupe de détection et de mise en réseau des communications sans fil, dirigé par le professeur de génie électrique et informatique de l'UC San Diego, Dinesh Bharadia. Il sera présenté lors de la Conférence internationale sur la robotique et l'automatisation (ICRA) 2022 à Philadelphie, qui se déroule du 23 au 27 mai.
La recherche a été publiée dans Robotique et automatisation IEEE.
Une toute nouvelle approche
La technologie nouvellement développée dispose de capteurs qui s'appuient sur des signaux WiFi pour permettre au robot de cartographier son environnement et sa trajectoire. Le système est une toute nouvelle approche pour la navigation des robots d'intérieur, et il est unique par rapport aux précédents qui utilisent des capteurs de lumière optiques comme des caméras et des LiDAR.
Les capteurs "WiFi" utilisent des signaux de radiofréquence au lieu de signaux lumineux ou visuels pour voir, ce qui leur permet de mieux fonctionner dans des environnements où les caméras et les LiDAR ont des problèmes. Ces types d'environnements sont généralement peu éclairés, changeants et répétitifs comme de longs couloirs.
Alternative aux LiDAR
Le WiFi aide la technologie à atteindre son statut d'alternative économique aux LiDAR, qui sont chers et nécessitent beaucoup d'énergie.
« Nous sommes entourés de signaux sans fil presque partout où nous allons. La beauté de ce travail est que nous pouvons utiliser ces signaux quotidiens pour effectuer une localisation et une cartographie à l'intérieur avec des robots », a déclaré Bharadia.
Aditya Arun est titulaire d'un doctorat en génie électrique et informatique. étudiant dans le laboratoire de Bharadia et premier auteur de l'étude.
Les chercheurs ont construit le système prototype avec du matériel standard. Il se compose d'un robot équipé de capteurs WiFi construits à partir d'émetteurs-récepteurs WiFi disponibles dans le commerce. Ces capteurs WiFi transmettent et reçoivent des signaux sans fil vers et depuis les points d'accès WiFi dans l'environnement, et cette communication est ce qui permet au robot de cartographier son emplacement et la direction de son mouvement.
Roshan Ayyalasomayajula est également titulaire d'un doctorat en génie électrique et informatique. étudiant dans le laboratoire de Bharadia, ainsi qu'un co-auteur de l'étude.
"Cette communication bidirectionnelle se produit déjà entre les appareils mobiles comme votre téléphone et les points d'accès WiFi tout le temps - cela ne vous dit tout simplement pas où vous êtes", a déclaré Ayyalasomayajula. "Notre technologie s'appuie sur cette communication pour effectuer la localisation et la cartographie dans un environnement inconnu."
Les capteurs WiFi ignorent d'abord l'emplacement du robot et où se trouvent les points d'accès WiFi dans l'environnement. Au fur et à mesure que le robot se déplace, les capteurs appellent les points d'accès et écoutent leurs réponses, qui sont ensuite utilisées comme points de repère.
Chaque signal sans fil entrant et sortant transporte ses propres informations physiques uniques qui peuvent être utilisées pour identifier où se trouvent les robots et les points d'accès les uns par rapport aux autres. Les algorithmes permettent aux capteurs WiFi d'extraire ces informations et d'effectuer ces calculs. Les capteurs continuent de recueillir plus d'informations et peuvent éventuellement localiser la direction du robot.
La technologie a été testée sur un étage d'un immeuble de bureaux, où plusieurs points d'accès ont été placés autour de l'espace. Un robot a ensuite été équipé des capteurs WiFi, ainsi que d'une caméra et d'un LiDAR pour effectuer des mesures à des fins de comparaison. L'équipe a contrôlé le robot et l'a fait parcourir plusieurs fois le sol. Il a également tourné les coins et descendu des couloirs longs et étroits avec des espaces brillamment et faiblement éclairés.
Les tests ont démontré que la précision de la localisation et de la cartographie fournies par les capteurs WiFi était comparable à celle de la caméra commerciale et des capteurs LiDar.
"Nous pouvons utiliser des signaux WiFi, qui sont essentiellement gratuits, pour effectuer une détection robuste et fiable dans des environnements visuellement difficiles", a déclaré Arun. "La détection WiFi pourrait potentiellement remplacer les LiDAR coûteux et compléter d'autres capteurs à faible coût tels que les caméras dans ces scénarios."
L'équipe va maintenant travailler à combiner des capteurs WiFi et des caméras pour développer une technologie de cartographie encore plus complète.
