WiFi Membantu Robot Navigasi Lingkungan Indoor

Insinyur di University of California San Diego telah mengembangkan teknologi berbiaya rendah dan berdaya rendah yang membantu robot memetakan lingkungan indoor mereka. Sistem ini membantu robot navigasi bahkan ketika ada pencahayaan rendah atau tidak ada landmark atau fitur yang dapat dikenali.

Tim peneliti berasal dari Wireless Communication Sensing and Networking Group, yang dipimpin oleh profesor teknik elektro dan komputer UC San Diego Dinesh Bharadia. Ini akan dipresentasikan pada Konferensi Internasional 2022 tentang Robotika dan Otomasi (ICRA) di Philadelphia, yang berlangsung dari 23 hingga 27 Mei.

Penelitian ini diterbitkan di IEEE Robotics and Automation.

Pendekatan Baru

Teknologi yang baru dikembangkan ini memiliki sensor yang bergantung pada sinyal WiFi untuk memungkinkan robot memetakan lingkungannya dan jalur. Sistem ini adalah pendekatan baru untuk navigasi robot indoor, dan ini unik dibandingkan dengan pendekatan sebelumnya yang menggunakan sensor cahaya optik seperti kamera dan LiDAR.

Sensor “WiFi” menggunakan sinyal frekuensi radio bukan cahaya atau petunjuk visual untuk melihat, yang memungkinkan mereka bekerja lebih baik di lingkungan di mana kamera dan LiDAR memiliki kesulitan. Jenis lingkungan ini biasanya memiliki pencahayaan rendah, perubahan cahaya, dan lingkungan berulang seperti koridor panjang.

Alternatif LiDAR

WiFi membantu teknologi mencapai status sebagai alternatif ekonomis untuk LiDAR, yang mahal dan memerlukan banyak daya.

“Kita dikelilingi oleh sinyal nirkabel hampir di mana-mana kita pergi. Keindahan dari pekerjaan ini adalah kita dapat menggunakan sinyal sehari-hari ini untuk melakukan lokalasi indoor dan pemetaan dengan robot,” kata Bharadia.

Aditya Arun adalah mahasiswa Ph.D. teknik elektro dan komputer di laboratorium Bharadia dan penulis utama studi ini.

Peneliti membangun sistem prototipe dengan perangkat keras yang ada di pasaran. Ini terdiri dari robot yang dilengkapi dengan sensor WiFi yang dibangun dari transceiver WiFi komersial. Sensor WiFi ini mengirim dan menerima sinyal nirkabel ke dan dari titik akses WiFi di lingkungan, dan komunikasi ini memungkinkan robot memetakan lokasi dan arah gerakannya.

Roshan Ayyalasomayajula juga adalah mahasiswa Ph.D. teknik elektro dan komputer di laboratorium Bharadia, serta co-penulis studi ini.

“Komunikasi dua arah ini sudah terjadi antara perangkat mobile seperti ponsel dan titik akses WiFi sepanjang waktu — ini hanya tidak memberitahu Anda di mana Anda berada,” kata Ayyalasomayajula. “Teknologi kami memanfaatkan komunikasi ini untuk melakukan lokalasi dan pemetaan di lingkungan yang tidak diketahui.”

Sensor WiFi awalnya tidak mengetahui lokasi robot dan di mana titik akses WiFi berada di lingkungan. Ketika robot bergerak, sensor memanggil titik akses dan mendengarkan jawabannya, yang kemudian digunakan sebagai landmark.

Setiap sinyal nirkabel masuk dan keluar membawa informasi fisik unik yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi di mana robot dan titik akses berada relatif terhadap satu sama lain. Algoritma memungkinkan sensor WiFi untuk mengekstrak informasi ini dan melakukan perhitungan. Sensor terus memilih lebih banyak informasi dan akhirnya dapat menentukan di mana robot akan pergi.

Teknologi ini diuji pada lantai sebuah gedung kantor, di mana beberapa titik akses ditempatkan di sekitar ruang. Sebuah robot kemudian dilengkapi dengan sensor WiFi, serta kamera dan LiDAR untuk melakukan pengukuran perbandingan. Tim mengontrol robot dan membuatnya bergerak beberapa kali di sekitar lantai. Ini juga berbelok dan turun ke koridor panjang dan sempit dengan ruang yang terang dan gelap.

Pengujian menunjukkan bahwa akurasi lokalasi dan pemetaan yang disediakan oleh sensor WiFi setara dengan yang disediakan oleh sensor kamera dan LiDAR komersial.

“Kita dapat menggunakan sinyal WiFi, yang secara efektif gratis, untuk melakukan pemantauan yang kuat dan dapat diandalkan di lingkungan yang menantang secara visual,” kata Arun. “Pemantauan WiFi dapat menggantikan LiDAR yang mahal dan melengkapi sensor lain yang berbiaya rendah seperti kamera di skenario ini.”

Tim sekarang akan bekerja untuk menggabungkan sensor WiFi dan kamera untuk mengembangkan teknologi pemetaan yang lebih lengkap.