Использование повседневного Wi-Fi, чтобы помочь роботам лучше видеть и ориентироваться в помещении

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали недорогую технологию с низким энергопотреблением, которая помогает роботам точно прокладывать маршрут в помещении даже при плохом освещении и без узнаваемых ориентиров или особенностей.


Технология состоит из датчиков, которые используют сигналы Wi-Fi, чтобы помочь роботу определить, куда он движется. Это новый подход к навигации роботов внутри помещений. Большинство систем полагаются на оптические датчики света, такие как камеры и лидары. В этом случае так называемые «сенсоры Wi-Fi» используют радиочастотные сигналы, а не световые или визуальные подсказки, чтобы видеть, поэтому они могут работать в условиях, когда камеры и лидары борются — при слабом освещении, меняющемся освещении и повторяющихся условиях, таких как длинные коридоры и склады.

Исследователи отметили, что с использованием Wi-Fi эта технология может предложить экономичную альтернативу дорогим и энергоемким лидарам.

Группа исследователей из группы Wireless Communication Sensing and Networking Group под руководством профессора электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Сан-Диего Динеша Бхарадиа представит свою работу на Международной конференции по робототехнике и автоматизации 2022 года (ICRA), которая состоится 23 мая. до 27 в Филадельфии.

«Мы окружены беспроводными сигналами почти везде, куда бы мы ни пошли. Прелесть этой работы в том, что мы можем использовать эти повседневные сигналы для локализации и картографирования помещений с помощью роботов», — сказал Бхарадиа.

«Используя Wi-Fi, мы создали новый вид датчиков, который заполняет пробелы, оставленные сегодняшними датчиками на основе света, и может позволить роботам ориентироваться в сценариях, в которых они в настоящее время не могут», — добавил Адитья Арун, специалист по электрике. и компьютерная инженерия к.т.н. студент лаборатории Бхарадиа и первый автор исследования.

Исследователи построили свой прототип системы, используя готовое оборудование. Система состоит из робота, оснащенного датчиками WiFi, которые собраны из имеющихся в продаже приемопередатчиков WiFi. Эти устройства передают и принимают беспроводные сигналы к точкам доступа Wi-Fi в окружающей среде и от них. Что делает эти датчики Wi-Fi особенными, так это то, что они используют эту постоянную обратную связь с точками доступа Wi-Fi для отображения местоположения и направления движения робота.

«Эта двусторонняя связь уже происходит между мобильными устройствами, такими как ваш телефон, и точками доступа Wi-Fi все время — она просто не сообщает вам, где вы находитесь», — сказал Рошан Айяласомаяджула, который также является доктором технических наук в области электротехники и вычислительной техники. студент лаборатории Бхарадиа и соавтор исследования. «Наша технология использует эту связь для локализации и картографирования в неизвестной среде».

Вот как это работает. Вначале датчики Wi-Fi не знают о местонахождении робота и о том, где в окружающей среде находится любая из точек доступа Wi-Fi. Выяснение этого похоже на игру в Марко Поло: когда робот движется, датчики обращаются к точкам доступа и слушают их ответы, используя их в качестве ориентиров. Ключевым моментом здесь является то, что каждый входящий и исходящий беспроводной сигнал несет свою собственную уникальную физическую информацию — угол прихода и прямую длину пути до (или от) точки доступа, — которые можно использовать для определения местоположения робота и точек доступа. находятся по отношению друг к другу. Алгоритмы, разработанные командой Бхарадиа, позволяют датчикам WiFi извлекать эту информацию и производить расчеты. По мере продолжения вызова и ответа датчики собирают больше информации и могут точно определить, куда движется робот.