WiFi ajută roboții să navigheze în medii interioare

Inginerii de la Universitatea California San Diego au dezvoltat o tehnologie de cost redus și putere redusă care ajută roboții să cartografieze mediile interioare. Sistemul ajută roboții să navigheze chiar și atunci când există iluminare slabă sau nu există repere recunoscute.

Echipa de cercetători aparține Grupului de Comunicații și Rețele Wireless, condus de profesorul Dinesh Bharadia de la Universitatea California San Diego. Va fi prezentat la Conferința Internațională de Robotică și Automatizare din 2022, care va avea loc la Philadelphia, între 23 și 27 mai.

Cercetarea a fost publicată în IEEE Robotics and Automation.

O abordare complet nouă

Tehnologia nou dezvoltată are senzori care se bazează pe semnale WiFi pentru a permite robotului să cartografieze mediul și drumul său. Sistemul este o abordare complet nouă pentru navigarea robotului interior, și este unică în comparație cu cele anterioare care utilizează senzori de lumină optică, cum ar fi camerele și LiDAR-urile.

Senzorii „WiFi” utilizează semnale de frecvență radio în loc de lumină sau repere vizuale pentru a vedea, ceea ce le permite să funcționeze mai bine în medii în care camerele și LiDAR-urile au dificultăți. Aceste tipuri de medii sunt, de obicei, slab iluminate, cu lumină schimbătoare și repetitive, cum ar fi coridoare lungi.

Alternativă la LiDAR

WiFi ajută tehnologia să-și atingă statutul de alternativă economică la LiDAR, care sunt scumpe și necesită multă putere.

“Suntem înconjurați de semnale wireless aproape peste tot unde mergem. Frumusețea acestei lucrări este că putem utiliza aceste semnale de zi cu zi pentru a face localizarea și cartografierea interioară a roboților”, a spus Bharadia.

Aditya Arun este student doctorand în inginerie electrică și informatică în laboratorul lui Bharadia și autorul principal al studiului.

Cercetătorii au construit sistemul prototip cu hardware de pe piață. Acesta constă într-un robot echipat cu senzori WiFi construiți din transmițătoare WiFi comerciale. Senzorii WiFi transmit și primesc semnale wireless către și de la punctele de acces WiFi din mediu, și această comunicare este ceea ce permite robotului să-și cartografieze locația și direcția de mișcare.

Roshan Ayyalasomayajula este, de asemenea, student doctorand în inginerie electrică și informatică în laboratorul lui Bharadia, precum și coautor al studiului.

“Această comunicare bidirecțională are loc deja între dispozitive mobile, cum ar fi telefonul dvs., și punctele de acces WiFi, în orice moment — nu vă spune doar unde sunteți”, a spus Ayyalasomayajula. “Tehnologia noastră se bazează pe această comunicare pentru a face localizarea și cartografierea într-un mediu necunoscut”.

Senzorii WiFi sunt inițial neștiutori despre locația robotului și despre punctele de acces WiFi din mediu. Pe măsură ce robotul se mișcă, senzorii apelează punctele de acces și ascultă răspunsurile, care sunt apoi utilizate ca repere.

Fiecare semnal wireless incoming și outgoing poartă informații fizice unice care pot fi utilizate pentru a identifica unde se află roboții și punctele de acces în raport cu ceilalți. Algoritmii permit senzorilor WiFi să extragă aceste informații și să efectueze aceste calcule. Senzorii continuă să colecteze mai multe informații și pot, în cele din urmă, să localizeze unde se îndreaptă robotul.

Tehnologia a fost testată pe un etaj al unui clădiri de birouri, unde au fost plasate mai multe puncte de acces în jurul spațiului. Un robot a fost apoi echipat cu senzorii WiFi, precum și cu o cameră și un LiDAR pentru a efectua măsurători comparative. Echipa a controlat robotul și l-a făcut să circule de mai multe ori pe etaj. De asemenea, a făcut curbe și a mers pe coridoare lungi și înguste, cu spații luminate puternic și slab.

Testele au demonstrat că acuratețea localizării și cartografierii oferite de senzorii WiFi a fost la fel de bună ca cea a senzorilor comerciali de cameră și LiDAR.

“Putem utiliza semnale WiFi, care sunt, în esență, gratuite, pentru a face detectarea robustă și fiabilă în medii vizual challenging”, a spus Arun. “Detectarea WiFi poate înlocui, în mod potențial, LiDAR-urile scumpe și poate completa alte senzori de cost redus, cum ar fi camerele, în aceste scenarii”.

Echipa va lucra acum pentru a combina senzorii WiFi și camerele pentru a dezvolta o tehnologie de cartografiere și mai completă.