Menggunakan WiFi setiap hari untuk membantu robot melihat dan bernavigasi dengan lebih baik

Insinyur di University of California San Diego telah mengembangkan teknologi berbiaya rendah dan berdaya rendah untuk membantu robot memetakan jalan mereka secara akurat di dalam ruangan, bahkan dalam pencahayaan yang buruk dan tanpa landmark atau fitur yang dapat dikenali.

Teknologi ini terdiri dari sensor yang menggunakan sinyal WiFi untuk membantu robot memetakan kemana arahnya. Ini adalah pendekatan baru untuk navigasi robot dalam ruangan. Sebagian besar sistem mengandalkan sensor cahaya optik seperti kamera dan LiDAR. Dalam hal ini, apa yang disebut “sensor WiFi” menggunakan sinyal frekuensi radio daripada isyarat cahaya atau visual untuk melihat, sehingga mereka dapat bekerja dalam kondisi di mana kamera dan LiDAR berjuang — dalam cahaya rendah, perubahan cahaya, dan lingkungan berulang seperti koridor panjang dan gudang.

Dan dengan menggunakan WiFi, teknologi ini dapat menawarkan alternatif ekonomis untuk LiDAR yang mahal dan haus daya, catat para peneliti.

Sebuah tim peneliti dari Wireless Communication Sensing and Networking Group, yang dipimpin oleh profesor teknik listrik dan komputer UC San Diego Dinesh Bharadia, akan mempresentasikan karya mereka di Konferensi Internasional tentang Robotika dan Otomasi (ICRA) 2022, yang akan berlangsung mulai 23 Mei. ke 27 di Philadelphia.

“Kami dikelilingi oleh sinyal nirkabel hampir ke mana pun kami pergi. Keindahan dari pekerjaan ini adalah kami dapat menggunakan sinyal sehari-hari ini untuk melakukan lokalisasi dalam ruangan dan pemetaan dengan robot,” kata Bharadia.

“Menggunakan WiFi, kami telah membangun modalitas penginderaan jenis baru yang mengisi celah yang ditinggalkan oleh sensor berbasis cahaya saat ini, dan ini dapat memungkinkan robot untuk bernavigasi dalam skenario yang saat ini tidak dapat mereka lakukan,” tambah Aditya Arun, yang merupakan teknisi listrik. dan teknik komputer Ph.D. mahasiswa di lab Bharadia dan penulis pertama penelitian ini.

Para peneliti membangun sistem prototipe mereka menggunakan perangkat keras yang tersedia. Sistem ini terdiri dari robot yang telah dilengkapi dengan sensor WiFi, yang dibangun dari transceiver WiFi yang tersedia secara komersial. Perangkat ini mengirim dan menerima sinyal nirkabel ke dan dari titik akses WiFi di lingkungan. Apa yang membuat sensor WiFi ini istimewa adalah mereka menggunakan komunikasi bolak-balik yang konstan ini dengan titik akses WiFi untuk memetakan lokasi dan arah pergerakan robot.

“Komunikasi dua arah ini sudah terjadi antara perangkat seluler seperti ponsel Anda dan titik akses WiFi sepanjang waktu – hanya saja tidak memberi tahu Anda di mana Anda berada,” kata Roshan Ayyalasomayajula, yang juga seorang Ph.D. mahasiswa di lab Bharadia dan rekan penulis dalam penelitian ini. “Teknologi kami mendukung komunikasi itu untuk melakukan pelokalan dan pemetaan di lingkungan yang tidak diketahui.”

Berikut cara kerjanya. Pada awalnya, sensor WiFi tidak mengetahui lokasi robot dan di mana titik akses WiFi berada di lingkungan. Mencari tahu itu seperti memainkan permainan Marco Polo — saat robot bergerak, sensor memanggil titik akses dan mendengarkan balasan mereka, menggunakannya sebagai penanda. Kuncinya di sini adalah bahwa setiap sinyal nirkabel yang masuk dan keluar membawa informasi fisiknya sendiri yang unik — sudut kedatangan dan panjang jalur langsung ke (atau dari) titik akses — yang dapat digunakan untuk mencari tahu di mana robot dan titik akses berada dalam hubungan satu sama lain. Algoritma yang dikembangkan oleh tim Bharadia memungkinkan sensor WiFi mengekstrak informasi ini dan membuat perhitungan ini. Saat panggilan dan respons berlanjut, sensor mengambil lebih banyak informasi dan dapat secara akurat menemukan ke mana arah robot.

Para peneliti menguji teknologi mereka di lantai gedung perkantoran. Mereka menempatkan beberapa titik akses di sekitar ruang dan melengkapi robot dengan sensor WiFi, serta kamera dan LiDAR untuk melakukan pengukuran sebagai perbandingan. Tim mengendalikan robot mereka untuk melakukan perjalanan beberapa kali di sekitar lantai, berbelok di tikungan, menuruni koridor panjang dan sempit, dan melewati ruang terang dan remang-remang.

Dalam pengujian ini, akurasi pelokalan dan pemetaan yang disediakan oleh sensor WiFi setara dengan kamera komersial dan sensor LiDAR.

“Kami dapat menggunakan sinyal WiFi, yang pada dasarnya gratis, untuk melakukan penginderaan yang kuat dan andal di lingkungan yang menantang secara visual,” kata Arun. “Penginderaan WiFi berpotensi menggantikan LiDAR yang mahal dan melengkapi sensor berbiaya rendah lainnya seperti kamera dalam skenario ini.”

Itulah yang sedang dieksplorasi oleh tim. Para peneliti akan menggabungkan sensor WiFi (yang memberikan akurasi dan keandalan) dengan kamera (yang memberikan informasi visual dan kontekstual tentang lingkungan) untuk mengembangkan teknologi pemetaan yang lebih lengkap, namun murah.

Komputasi Seluler