Teknologia koostuu antureista, jotka käyttävät Wi-Fi-signaaleja auttaakseen robottia kartoittamaan, minne se on menossa. Se on uusi lähestymistapa sisärobottinavigointiin. Useimmat järjestelmät käyttävät optisia valoantureita, kuten kameroita ja LiDAR-antureita. Tässä tapauksessa niin kutsutut "WiFi-anturit" käyttävät näkemiseen radiotaajuisia signaaleja valon tai visuaalisen vihjeiden sijaan, joten ne voivat toimia olosuhteissa, joissa kamerat ja LiDARit kamppailevat – heikossa valaistuksessa, vaihtuvissa valoissa ja toistuvissa ympäristöissä, kuten esim. pitkät käytävät ja varastot.
Ja käyttämällä WiFi-yhteyttä tekniikka voisi tarjota taloudellisen vaihtoehdon kalliille ja tehonnälkäisille LiDAR-laitteille, tutkijat totesivat.
Wireless Communication Sensing and Networking Groupin tutkijaryhmä, jota johtaa UC San Diego sähkö- ja tietokonetekniikan professori Dinesh Bharadia, esittelee työnsä vuoden 2022 kansainvälisessä robotiikan ja automaation konferenssissa (ICRA), joka järjestetään. 23.-27. toukokuuta Philadelphiassa.
"Meitä ympäröivät langattomat signaalit melkein kaikkialla, missä kuljemme. Tämän työn kauneus on, että voimme käyttää näitä jokapäiväisiä signaaleja sisätilojen paikantamiseen ja kartoittamiseen robottien avulla", sanoi Bharadia.
"WiFi:n avulla olemme rakentaneet uudenlaisen tunnistusmenetelmän, joka täyttää nykypäivän valopohjaisten antureiden jättämät aukot, ja sen avulla robotit voivat navigoida tilanteissa, joissa he eivät tällä hetkellä pysty", lisäsi Aditya Arun, joka on sähkö- ja tietokonetekniikan tohtori. opiskelija Bharadian laboratoriossa ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.
mainos
Tutkijat rakensivat prototyyppijärjestelmänsä käyttämällä valmiita laitteistoja. Järjestelmä koostuu robotista, joka on varustettu WiFi-antureilla, jotka on rakennettu kaupallisesti saatavista WiFi-lähetin-vastaanottimista. Nämä laitteet lähettävät ja vastaanottavat langattomia signaaleja ympäristön WiFi-tukipisteisiin ja niistä. Erikoisia näistä WiFi-antureista tekee se, että ne käyttävät tätä jatkuvaa edestakaisin kommunikointia WiFi-tukipisteiden kanssa robotin sijainnin ja liikesuunnan kartoittamiseen.
"Tätä kaksisuuntaista viestintää tapahtuu jo mobiililaitteiden, kuten puhelimen ja WiFi-tukipisteiden välillä koko ajan – se ei vain kerro, missä olet", sanoi Roshan Ayyalasomayajula, joka on myös sähkö- ja tietokonetekniikan tohtori. .D. opiskelija Bharadian laboratoriossa ja toinen kirjoittaja tutkimuksessa. "Teknologiamme hyödyntää tätä viestintää lokalisoinnin ja kartoituksen tekemiseksi tuntemattomassa ympäristössä."
Se toimii näin. Alussa WiFi-anturit eivät tiedä robotin sijaintia ja missä tahansa WiFi-tukipisteistä ympäristössä on. Sen ymmärtäminen on kuin pelaisi Marco Polo -peliä – robotin liikkuessa anturit kutsuvat tukiasemia ja kuuntelevat niiden vastauksia käyttämällä niitä maamerkeinä. Tärkeintä tässä on, että jokainen saapuva ja lähtevä langaton signaali kuljettaa oman ainutlaatuisen fyysisen tietonsa - saapumiskulman ja suoran polun pituuden tukiasemaan (tai sieltä) -, jonka avulla voidaan selvittää, missä robotti ja tukiasemat sijaitsevat. ovat suhteessa toisiinsa. Bharadian tiimin kehittämien algoritmien avulla WiFi-anturit voivat poimia nämä tiedot ja tehdä nämä laskelmat. Kun soitto ja vastaus jatkuvat, anturit poimivat lisää tietoa ja voivat paikantaa tarkasti, minne robotti on menossa.
Tutkijat testasivat tekniikkaansa toimistorakennuksen kerroksessa. He sijoittivat useita tukipisteitä tilan ympärille ja varustivat robotin WiFi-antureilla sekä kameran ja LiDARin mittausten suorittamiseksi vertailua varten. Tiimi ohjasi robottiaan kiertämään useita kertoja lattian ympäri, kääntäen kulmia, kulkien pitkiä ja kapeita käytäviä pitkin ja kulkien sekä kirkkaiden että hämärästi valaistujen tilojen läpi.
Näissä testeissä Wi-Fi-anturien tarjoama paikantamisen ja kartoituksen tarkkuus oli kaupallisten kameroiden ja LiDAR-anturien tarkkuus.
"Voimme käyttää WiFi-signaaleja, jotka ovat käytännössä ilmaisia, jotta voimme tehdä vankan ja luotettavan tunnistuksen visuaalisesti haastavissa ympäristöissä", Arun sanoi. "WiFi-tunnistus voisi mahdollisesti korvata kalliit LiDAR-laitteet ja täydentää muita edullisia antureita, kuten kameroita näissä skenaarioissa."
Se on se, mitä tiimi nyt tutkii. Tutkijat yhdistävät WiFi-antureita (jotka tarjoavat tarkkuutta ja luotettavuutta) kameroihin (jotka tarjoavat visuaalista ja kontekstuaalista tietoa ympäristöstä) kehittääkseen täydellisemmän, mutta edullisemman karttatekniikan.
