WiFi Giúp Robot Dẫn Đường Trong Môi Trường Trong Nhà

Các kỹ sư tại Đại học California San Diego đã phát triển một công nghệ thấp chi phí, thấp năng lượng giúp robot lập bản đồ môi trường trong nhà. Hệ thống giúp robot dẫn đường ngay cả khi có ánh sáng yếu hoặc không có điểm mốc hoặc đặc điểm nhận dạng.

Đội ngũ nghiên cứu thuộc Nhóm Truyền Thông Không Dây, Cảm Biến và Mạng, được lãnh đạo bởi giáo sư kỹ thuật điện và máy tính Dinesh Bharadia của UC San Diego. Nó sẽ được trình bày tại Hội nghị Quốc tế về Robot và Tự động Hóa (ICRA) năm 2022 tại Philadelphia, diễn ra từ ngày 23 đến 27 tháng 5.

Nghiên cứu được công bố trong IEEE Robotics and Automation.

Phương Pháp Mới

Công nghệ mới được phát triển có cảm biến dựa trên tín hiệu WiFi để cho phép robot lập bản đồ môi trường và đường đi. Hệ thống này là một phương pháp mới cho dẫn đường robot trong nhà, và nó độc đáo khi so sánh với các phương pháp trước đó sử dụng cảm biến ánh sáng quang học như máy ảnh và LiDAR.

Cảm biến “WiFi” sử dụng tín hiệu tần số vô tuyến thay vì ánh sáng hoặc tín hiệu hình ảnh để quan sát, cho phép chúng hoạt động tốt hơn trong môi trường mà máy ảnh và LiDAR gặp khó khăn. Các loại môi trường này thường có ánh sáng yếu, ánh sáng thay đổi và môi trường lặp lại như hành lang dài.

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

Thay Thế Cho LiDAR

WiFi giúp công nghệ đạt được trạng thái là một giải pháp thay thế kinh tế cho LiDAR, vốn đắt tiền và yêu cầu nhiều năng lượng.

“Chúng ta được bao quanh bởi tín hiệu không dây gần như mọi nơi chúng ta đi. Sự đẹp đẽ của công việc này là chúng ta có thể sử dụng các tín hiệu hàng ngày này để thực hiện định vị và lập bản đồ trong nhà với robot,” Bharadia cho biết.

Aditya Arun là sinh viên tiến sĩ kỹ thuật điện và máy tính trong phòng thí nghiệm của Bharadia và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu.

Các nhà nghiên cứu đã xây dựng hệ thống nguyên mẫu với phần cứng sẵn có. Nó bao gồm một robot được trang bị cảm biến WiFi được xây dựng từ máy thu phát WiFi thương mại. Các cảm biến WiFi này truyền và nhận tín hiệu không dây đến và từ điểm truy cập WiFi trong môi trường, và sự giao tiếp này cho phép robot lập bản đồ vị trí và hướng di chuyển của nó.

Roshan Ayyalasomayajula cũng là sinh viên tiến sĩ kỹ thuật điện và máy tính trong phòng thí nghiệm của Bharadia, cũng như là đồng tác giả của nghiên cứu.

“Sự giao tiếp hai chiều này đã xảy ra giữa các thiết bị di động như điện thoại của bạn và điểm truy cập WiFi mọi lúc — nó chỉ không cho bạn biết bạn đang ở đâu,” Ayyalasomayajula cho biết. “Công nghệ của chúng tôi dựa trên sự giao tiếp này để thực hiện định vị và lập bản đồ trong một môi trường không xác định.”

Cảm biến WiFi ban đầu không biết vị trí của robot và vị trí của điểm truy cập WiFi trong môi trường. Khi robot di chuyển, cảm biến gọi điểm truy cập và lắng nghe phản hồi của chúng, sau đó được sử dụng làm điểm mốc.

Mỗi tín hiệu không dây đến và đi đều mang thông tin vật lý duy nhất có thể được sử dụng để xác định vị trí của robot và điểm truy cập tương đối với nhau. Các thuật toán cho phép cảm biến WiFi trích xuất thông tin này và thực hiện các tính toán. Cảm biến tiếp tục thu thập thêm thông tin và cuối cùng có thể xác định vị trí robot đang đi.

Công nghệ đã được thử nghiệm trên một tầng của một tòa nhà văn phòng, nơi có nhiều điểm truy cập được đặt xung quanh không gian. Một robot được trang bị cảm biến WiFi, cũng như máy ảnh và LiDAR để thực hiện đo lường so sánh. Đội ngũ đã kiểm soát robot và làm cho nó di chuyển nhiều lần xung quanh tầng. Nó cũng quay góc và đi xuống các hành lang dài và hẹp với không gian sáng và tối.

Các thử nghiệm đã chứng minh rằng độ chính xác của định vị và lập bản đồ được cung cấp bởi cảm biến WiFi tương đương với độ chính xác của cảm biến máy ảnh và LiDAR thương mại.

“Chúng ta có thể sử dụng tín hiệu WiFi, vốn基本 miễn phí, để thực hiện cảm biến mạnh mẽ và đáng tin cậy trong môi trường thách thức về hình ảnh,” Arun cho biết. “Cảm biến WiFi có thể thay thế LiDAR đắt tiền và bổ sung cho các cảm biến giá thấp khác như máy ảnh trong các kịch bản này.”

Đội ngũ sẽ hiện đang làm việc để kết hợp cảm biến WiFi và máy ảnh để phát triển một công nghệ lập bản đồ hoàn chỉnh hơn.