La tecnología consiste en sensores que usan señales WiFi para ayudar al robot a trazar un mapa a dónde se dirige. Es un nuevo enfoque para la navegación de robots en interiores. La mayoría de los sistemas se basan en sensores ópticos de luz, como cámaras y LiDAR. En este caso, los llamados "sensores WiFi" usan señales de radiofrecuencia en lugar de señales de luz o visuales para ver, por lo que pueden funcionar en condiciones en las que las cámaras y los LiDAR luchan: en condiciones de poca luz, luz cambiante y entornos repetitivos como largos pasillos y almacenes.
Y mediante el uso de Wi-Fi, la tecnología podría ofrecer una alternativa económica a los LiDAR caros y que consumen mucha energía, señalaron los investigadores.
Un equipo de investigadores del Wireless Communication Sensing and Networking Group, dirigido por el profesor de ingeniería eléctrica e informática de UC San Diego, Dinesh Bharadia, presentará su trabajo en la Conferencia Internacional sobre Robótica y Automatización (ICRA) de 2022, que tendrá lugar del 23 al 27 de mayo en Filadelfia.
"Estamos rodeados de señales inalámbricas en casi todos los lugares a los que vamos. La belleza de este trabajo es que podemos usar estas señales cotidianas para realizar tareas de localización y mapeo en interiores con robots", dijo Bharadia.
"Usando Wi-Fi, hemos creado un nuevo tipo de modalidad de detección que llena los vacíos que dejan los sensores de luz de hoy en día, y puede permitir que los robots naveguen en escenarios donde actualmente no pueden", agregó Aditya Arun, quien es un doctorado en ingeniería eléctrica e informática. estudiante en el laboratorio de Bharadia y el primer autor del estudio.
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Los investigadores construyeron su sistema prototipo utilizando hardware comercial. El sistema consta de un robot que ha sido equipado con los sensores WiFi, que se construyen a partir de transceptores WiFi disponibles en el mercado. Estos dispositivos transmiten y reciben señales inalámbricas hacia y desde puntos de acceso WiFi en el entorno. Lo que hace que estos sensores WiFi sean especiales es que utilizan esta comunicación constante de ida y vuelta con los puntos de acceso WiFi para mapear la ubicación y la dirección de movimiento del robot.
"Esta comunicación bidireccional ya está ocurriendo entre dispositivos móviles como su teléfono y puntos de acceso Wi-Fi todo el tiempo, simplemente no le dice dónde está", dijo Roshan Ayyalasomayajula, quien también es ingeniero eléctrico e informático. .D. estudiante en el laboratorio de Bharadia y coautor del estudio. "Nuestra tecnología se apoya en esa comunicación para realizar la localización y el mapeo en un entorno desconocido".
Así es como funciona. Al principio, los sensores WiFi desconocen la ubicación del robot y dónde se encuentra cualquiera de los puntos de acceso WiFi en el entorno. Descubrir eso es como jugar un juego de Marco Polo: a medida que el robot se mueve, los sensores llaman a los puntos de acceso y escuchan sus respuestas, usándolos como puntos de referencia. La clave aquí es que cada señal inalámbrica entrante y saliente lleva su propia información física única, un ángulo de llegada y la longitud de la ruta directa hacia (o desde) un punto de acceso, que se puede usar para averiguar dónde están el robot y los puntos de acceso. están en relación unos con otros. Los algoritmos desarrollados por el equipo de Bharadia permiten que los sensores WiFi extraigan esta información y realicen estos cálculos. A medida que continúa la llamada y la respuesta, los sensores recopilan más información y pueden ubicar con precisión hacia dónde se dirige el robot.
Los investigadores probaron su tecnología en el piso de un edificio de oficinas. Colocaron varios puntos de acceso alrededor del espacio y equiparon un robot con los sensores WiFi, así como una cámara y un LiDAR para realizar mediciones para comparar. El equipo controló su robot para que viajara varias veces por el piso, doblando esquinas, recorriendo pasillos largos y estrechos y pasando por espacios iluminados y poco iluminados.
En estas pruebas, la precisión de la localización y el mapeo proporcionados por los sensores Wi-Fi estuvo a la par con la de la cámara comercial y los sensores LiDAR.
"Podemos usar señales WiFi, que son esencialmente gratuitas, para realizar una detección robusta y confiable en entornos visualmente desafiantes", dijo Arun. "La detección WiFi podría potencialmente reemplazar los costosos LiDAR y complementar otros sensores de bajo costo, como cámaras en estos escenarios".
Eso es lo que el equipo está explorando ahora. Los investigadores combinarán sensores WiFi (que brindan precisión y confiabilidad) con cámaras (que brindan información visual y contextual sobre el medio ambiente) para desarrollar una tecnología de mapeo más completa y económica.
