WiFi, Robotların İç Mekanlarda Navigasyon Yapmasına Yardım Ediyor

Kaliforniya San Diego Üniversitesi mühendisleri, robotların iç mekanlarını haritalamak için düşük maliyetli, düşük güç tüketimli bir teknoloji geliştirdiler. Sistem, düşük aydınlatma veya tanınabilir işaretler veya özellikler olmadığında bile robotların navigasyonunu sağlar.

Araştırmacılar, Kablosuz İletişim Algılama ve Ağ Oluşumu Grubu’na aittir ve bu grup UC San Diego elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü Dinesh Bharadia tarafından yönetilir. Bu teknoloji, 23-27 Mayıs tarihleri arasında Philadelphia’da gerçekleştirilecek 2022 Uluslararası Robotik ve Otomasyon Konferansı’nda (ICRA) sunulacaktır.

Araştırma IEEE Robotik ve Otomasyon dergisinde yayımlandı.

Yeni Bir Yaklaşım

Geliştirilen teknoloji, WiFi sinyallerine dayanarak robotun ortamını ve yolunu haritalamak için sensörler kullanır. Bu sistem, iç mekan robot navigasyonu için tamamen yeni bir yaklaşım olup, kameralar ve LiDAR’ler gibi optik ışık sensörlerini kullanan önceki yaklaşımlardan farklıdır.

“WiFi” sensörleri, görme için ışık veya görsel ipuçları yerine radyo frekans sinyallerini kullanır, bu da kameraların ve LiDAR’lerin zorlandığı ortamlarda daha iyi çalışmalarını sağlar. Bu tür ortamlar genellikle düşük aydınlatma, değişen ışık ve tekrarlanan ortamlardır, örneğin uzun koridorlar.

LiDAR’lerin Alternatifi

WiFi, teknolojinin pahalı ve çok güç tüketen LiDAR’lere ekonomik bir alternatif olmasını sağlar.

“Neredeyse gittiğimiz her yerde kablosuz sinyallerle çevriliyiz. Bu çalışmanın güzelliği, bu günlük sinyalleri kullanarak robotlarla iç mekan lokalizasyonu ve haritalama yapabilmemizdir” dedi Bharadia.

Aditya Arun, Bharadia’nın laboratuvarında elektrik ve bilgisayar mühendisliği doktora öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarıdır.

Araştırmacılar prototip sistemi hazır donanımla kurdular. Sistem, ticari olarak temin edilebilen WiFi alıcı-vericilerinden yapılmış WiFi sensörleriyle donatılmış bir robottan oluşur. WiFi sensörleri, ortamda bulunan WiFi erişim noktalarına ve bunlardan gelen kablosuz sinyalleri iletir ve alır, bu da robotun konumunu ve hareket yönünü haritalamasını sağlar.

Roshan Ayyalasomayajula da Bharadia’nın laboratuvarında elektrik ve bilgisayar mühendisliği doktora öğrencisi ve çalışmanın ortak yazarıdır.

“Bu iki yönlü iletişim zaten mobil cihazlar ve WiFi erişim noktaları arasında sürekli olarak gerçekleşiyor – sadece size nerede olduğunuzu söylemiyor” dedi Ayyalasomayajula. “Teknolojimiz, bilinmeyen bir ortamda lokalizasyon ve haritalama yapmak için bu iletişimden yararlanıyor.”

WiFi sensörleri, ilk olarak robotun konumunu ve WiFi erişim noktalarının ortamda nerede olduğunu bilmez. Robot hareket ettikçe, sensörler erişim noktalarına çağrıda bulunur ve cevaplarını dinler, bu da daha sonra işaretler olarak kullanılır.

Her gelen ve giden kablosuz sinyal, robotun ve erişim noktalarının birbirlerine göre nerede olduklarını belirlemek için kullanılan benzersiz fiziksel bilgiler taşır. Algoritmalar, WiFi sensörlerinin bu bilgileri çıkarmasını ve bu hesaplamaları yapmasını sağlar. Sensörler daha fazla bilgi topladıkça, sonunda robotun nereye gittiğini belirleyebilir.

Teknoloji, ofis binasının bir katında test edildi, burada çeşitli erişim noktaları ortamın etrafına yerleştirildi. Bir robot, WiFi sensörleri, bir kamera ve bir LiDAR ile donatıldı ve karşılaştırma ölçümleri için kullanıldı. Ekibin kontrolü altında robot, katın etrafında birkaç kez seyahat etti, köşeleri döndü ve parlak ve loş alanların bulunduğu uzun ve dar koridorlardan geçti.

Testler, WiFi sensörlerinin sağladığı lokalizasyon ve haritalamanın doğruluğunun, ticari kamera ve LiDAR sensörlerinin doğruluğuyla aynı seviyede olduğunu gösterdi.

“WiFi sinyallerini, esasen ücretsiz olan sinyalleri, görsel olarak zorlayıcı ortamlarda güçlü ve güvenilir algılama yapmak için kullanabiliriz” dedi Arun. “WiFi algılama, bu senaryolarda kameralar gibi diğer düşük maliyetli sensörleri tamamlayabilen ve pahalı LiDAR’leri potansiyel olarak değiştirebilen bir teknoloji olabilir.”

Ekip şimdi daha eksiksiz bir haritalama teknolojisi geliştirmek için WiFi sensörlerini ve kameraları birleştirmeye çalışacak.