WiFi로 내부 환경을 탐색하는 로봇

캘리포니아 샌디에고 대학교의 엔지니어들은 로봇이 내부 환경을 매핑할 수 있는 저렴하고 저전력 기술을 개발했습니다. 이 시스템은 로봇이 낮은 조도 또는 인식할 수 있는 랜드마크나 특징이 없는 경우에도 내부 환경을 탐색할 수 있도록 도와줍니다.

연구팀은 UC 샌디에고 대학교의 전기 및 컴퓨터 엔지니어링 교수인 Dinesh Bharadia가 이끄는 무선 통신 감지 및 네트워킹 그룹에 속해 있습니다. 이 연구는 2022년 5월 23일부터 27일까지 필라델피아에서 열리는 2022 국제 로봇 및 자동화 회의(ICRA)에서 발표될 예정입니다.

이 연구는 IEEE 로봇 및 자동화에 발표되었습니다.

전혀 새로운 접근법

새로 개발된 기술에는 WiFi 신호를 사용하여 로봇이 환경과 경로를 매핑할 수 있는 센서가 있습니다. 이 시스템은 내부 로봇 탐색을 위한 전혀 새로운 접근법이며, 이전의 카메라와 LiDAR와 같은 광학 센서를 사용하는 접근법과는 다릅니다.

“WiFi” 센서는 빛이나 시각적 단서 대신 무선 주파수 신호를 사용하여 로봇이 환경을 탐색할 수 있도록 도와줍니다. 이러한 유형의 환경은 일반적으로 낮은 조도,变化하는 조도 및 반복적인 환경인 긴 복도와 같은 환경에서 카메라와 LiDAR가 어려움을 겪는 경우에 작동합니다.

LiDAR의 대안

WiFi는 기술이 LiDAR의 경제적인 대안이 될 수 있도록 합니다. LiDAR는 비싸고 많은 전력을 필요로 합니다.

“우리는 거의 모든 곳에서 무선 신호를 받고 있습니다. 이 연구의 아름다움은 bahwa 이러한 일상적인 신호를 사용하여 로봇과 함께 내부 위치 및 매핑을 할 수 있다는 것입니다.”라고 Bharadia는 말했습니다.

Aditya Arun은 Bharadia 연구소의 전기 및 컴퓨터 엔지니어링 박사 과정 학생이자 이 연구의 첫 번째 저자입니다.

연구팀은 상업적으로 이용 가능한 WiFi 수신기를 사용하여 WiFi 센서를 구축했습니다. 이 WiFi 센서는 환경의 WiFi 액세스 포인트와 통신하여 로봇이 자신의 위치와 이동 방향을 매핑할 수 있도록 도와줍니다.

Roshan Ayyalasomayajula도 Bharadia 연구소의 전기 및 컴퓨터 엔지니어링 박사 과정 학생이자 이 연구의 공동 저자입니다.

“이 양방향 통신은 이미 모바일 기기와 WiFi 액세스 포인트 사이에서 발생하고 있습니다. 단지 그것이 당신의 위치를 알려주지 않을 뿐입니다.”라고 Ayyalasomayajula는 말했습니다. “우리의 기술은 이미 발생하는 통신을 활용하여 未知 환경에서 위치 및 매핑을 수행합니다.”

WiFi 센서는 처음에는 로봇의 위치와 WiFi 액세스 포인트의 위치를 알지 못합니다. 로봇이 이동할 때, 센서는 액세스 포인트에 호출하고 응답을 듣고, 이것을 랜드마크로 사용합니다.

들어오는 및 나가는 모든 무선 신호는 로봇과 액세스 포인트의 상대적 위치를 식별할 수 있는 고유한 물리적 정보를携带합니다. 알고리즘은 WiFi 센서가 이러한 정보를 추출하고 계산을 수행하도록 ermög합니다. 센서는 계속해서 더 많은 정보를 수집하고 로봇이 이동하는 위치를 결국 찾을 수 있습니다.

이 기술은 사무실 건물의 한 층에서 테스트되었습니다. 여기서 여러 액세스 포인트가 공간에 배치되었습니다. 로봇은 WiFi 센서, 카메라 및 LiDAR와 함께 장착되어 비교를 위한 측정을 수행했습니다. 연구팀은 로봇을 여러 번 건물의 한 층을 돌아다니게 하고, 구석을 돌리고, 밝고 어두운 공간이 있는 긴 복도를 따라 이동하게 했습니다.

테스트 결과, WiFi 센서가 제공하는 위치 및 매핑의 정확도는 상업용 카메라 및 LiDAR 센서와 동일한 수준임을 보여주었습니다.

“우리는 기본적으로 무료인 WiFi 신호를 사용하여 시각적으로 어려운 환경에서 강력하고 신뢰할 수 있는 감지를 수행할 수 있습니다.”라고 Arun은 말했습니다. “WiFi 감지는 비싼 LiDAR를 대체하고 이러한 시나리오에서 카메라와 같은 저렴한 센서를 보완할 수 있습니다.”

연구팀은 이제 WiFi 센서와 카메라를 결합하여 더욱 완전한 매핑 기술을 개발하기 위해 작업할 것입니다.