WiFi допомагає роботам орієнтуватися в приміщеннях

Інженери з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго розробили низьковитратну, низькопотужну технологію, яка допомагає роботам створювати карти приміщень.

Система допомагає роботам орієнтуватися навіть у умовах низької освітленості або відсутності розпізнаваних орієнтирів чи особливостей.

Команда дослідників належить до групи бездротової комунікації, чуття та мереж, яку очолює професор електротехніки та комп’ютерних наук Університету Каліфорнії в Сан-Дієго Дінеш Бхарадія.

Ця робота буде представлена на Міжнародній конференції з робототехніки та автоматизації (ICRA) 2022 року у Філадельфії, яка триватиме з 23 по 27 травня.

Дослідження було опубліковано в IEEE Robotics and Automation.

Новий підхід

Розроблена технологія має сенсори, які використовують сигнали WiFi для створення карти середовища та маршруту робота.

Система є абсолютно новим підходом для навігації роботів у приміщеннях і унікальна порівняно з попередніми, які використовують оптичні сенсори, такі як камери та LiDAR.

«WiFi»-сенсори використовують радіочастотні сигнали замість світла чи візуальних орієнтирів для бачення, що дозволяє їм працювати краще в умовах, де камери та LiDAR мають труднощі.

Такі умови зазвичай характеризуються низьким рівнем освітленості, змінною освітленістю та повторюваними середовищами, такими як довгі коридори.

Альтернатива LiDAR

WiFi допомагає технології досягти статусу економічної альтернативи LiDAR, які є дорогими та потребують великої кількості потужності.

«Нас оточують бездротові сигнали майже всюди, куди ми йдемо.

Чарівність цієї роботи полягає в тому, що ми можемо використовувати ці звичайні сигнали для внутрішньої локалізації та картографії роботів», – сказав Бхарадія.

Адіт’я Арун – аспірант електротехніки та комп’ютерних наук у лабораторії Бхарадії та перший автор дослідження.

Дослідники створили прототип системи з використанням серійного обладнання.

Він складається з робота, оснащеного сенсорами WiFi, виготовленими з комерційних WiFi-трансиверів.

Ці сенсори WiFi передають та приймають бездротові сигнали до та від точок доступу WiFi в середовищі, і це спілкування дозволяє роботові визначити своє розташування та напрям руху.

Рошан Айяласомаяджула також є аспірантом електротехніки та комп’ютерних наук у лабораторії Бхарадії та співавтором дослідження.

«Це двостороннє спілкування вже відбувається між мобільними пристроями, такими як ваш телефон, та точками доступу WiFi постійно – це просто не каже вам, де ви знаходитеся», – сказав Айяласомаяджула.

«Наша технологія використовує це спілкування для локалізації та картографії у невідомому середовищі».

Сенсори WiFi спочатку не знають розташування робота та місця розташування точок доступу WiFi в середовищі.

Когда робот рухається, сенсори викликають точки доступу та слухають їхні відповіді, які потім використовуються як орієнтири.

Кожен вхідний та вихідний бездротовий сигнал містить свою унікальну фізичну інформацію, яку можна використовувати для визначення розташування роботів та точок доступу відносно один одного.

Алгоритми дозволяють сенсорам WiFi витягувати цю інформацію та виконувати ці розрахунки.

Сенсори продовжують збираючи більше інформації та можуть врешті-решт визначити, куди рухається робот.

Технологія була протестована на поверсі офісного будинку, де були розміщені кілька точок доступу по всьому приміщенню.

Робот був оснащений сенсорами WiFi, а також камерою та LiDAR для проведення вимірювань для порівняння.

Команда керувала роботом та зробила його рухатися кілька разів по поверсі.

Він також повертав кути та рухався по довгих та вузьких коридорах з яскраво та тьмяно освітленими просторами.

Тести продемонстрували, що точність локалізації та картографії, забезпечувана сенсорами WiFi, була на рівні з тим, що забезпечували комерційні камери та сенсори LiDAR.

«Ми можемо використовувати сигнали WiFi, які фактично безкоштовні, для надійного та надійного чуття у візуально складних середовищах», – сказав Арун.

«Чуття WiFi потенційно може замінити дорогі LiDAR та доповнити інші низьковитратні сенсори, такі як камери, у цих сценаріях».

Команда тепер працює над поєднанням сенсорів WiFi та камер для розробки ще більш повної технології картографії.