WiFi ajută roboții să navigheze în medii interioare

Inginerii de la University of California San Diego au dezvoltat o tehnologie cu cost redus și consum redus de energie care ajută roboții să cartografieze mediile interioare. Sistemul ajută roboții să navigheze chiar și atunci când există iluminare slabă sau nu există repere sau caracteristici recunoscute.

Echipa de cercetători face parte din Grupul de Comunicații Wireless, Senzori și Rețele, condus de profesorul de inginerie electrică și informatică de la UC San Diego, Dinesh Bharadia. Va fi prezentat la Conferința Internațională de Robotică și Automatizare (ICRA) din 2022, care are loc la Philadelphia, între 23 și 27 mai.

Cercetarea a fost publicată în IEEE Robotics and Automation.

O abordare complet nouă

Tehnologia dezvoltată recent are senzori care se bazează pe semnale WiFi pentru a permite robotului să cartografieze mediul și traseul său. Sistemul este o abordare complet nouă pentru navigarea robotului în 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 indicii vizuale pentru a “vedea”, ceea ce le permite să funcționeze mai bine în medii în care camerele și LiDAR-urile au dificultăți. Acest tip de mediu este de obicei slab iluminat, cu lumină schimbătoare și medii repetitive, cum ar fi coridoare lungi.

https://www.youtube.com/watch?v=JjalvBHqC94

Alternativă la LiDAR-uri

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

“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 localizare și cartografiere interioară cu roboți”, a declarat 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. Acești senzori 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, tot timpul — nu vă spune însă unde sunteți”, a declarat Ayyalasomayajula. “Tehnologia noastră se bazează pe această comunicare pentru a face localizare și cartografiere într-un mediu necunoscut.”

Senzorii WiFi nu cunosc inițial locația robotului și unde se află punctele de acces WiFi în 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 să localizeze în cele din urmă unde se îndreaptă robotul.

Tehnologia a fost testată pe un etaj al unei 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 călătorească de mai multe ori în jurul etajului. Acesta a întors colțuri 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 esențialmente gratuite, pentru a face detectare robustă și fiabilă în medii vizual dificile”, a declarat Arun. “Detectarea WiFi ar putea să înlocuiască în cele din urmă LiDAR-urile scumpe și să completeze alte senzori ieftine, 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.