Utiliser le Wi-Fi au quotidien pour aider les robots à mieux voir et naviguer à l’intérieur

La technologie consiste en des capteurs qui utilisent des signaux WiFi pour aider le robot à cartographier où il va. C’est une nouvelle approche de la navigation des robots d’intérieur. La plupart des systèmes reposent sur des capteurs de lumière optiques tels que des caméras et des LiDAR. Dans ce cas, les soi-disant “capteurs WiFi” utilisent des signaux de radiofréquence plutôt que des signaux lumineux ou visuels pour voir, afin qu’ils puissent fonctionner dans des conditions où les caméras et les LiDAR ont du mal – dans des environnements à faible luminosité, à lumière changeante et répétitifs tels que longs couloirs et entrepôts.

Et en utilisant le WiFi, la technologie pourrait offrir une alternative économique aux LiDAR coûteux et gourmands en énergie, ont noté les chercheurs.

Une équipe de chercheurs du Wireless Communication Sensing and Networking Group, dirigée par le professeur de génie électrique et informatique de l’UC San Diego, Dinesh Bharadia, présentera ses travaux lors de la Conférence internationale sur la robotique et l’automatisation (ICRA) 2022, qui aura lieu à partir du 23 mai. à 27 à Philadelphie.

“Nous sommes entourés de signaux sans fil presque partout où nous allons. La beauté de ce travail est que nous pouvons utiliser ces signaux quotidiens pour effectuer une localisation et une cartographie à l’intérieur avec des robots”, a déclaré Bharadia.

“En utilisant le WiFi, nous avons construit un nouveau type de modalité de détection qui comble les lacunes laissées par les capteurs basés sur la lumière d’aujourd’hui, et il peut permettre aux robots de naviguer dans des scénarios où ils ne le peuvent pas actuellement”, a ajouté Aditya Arun, qui est électricien. et doctorat en génie informatique. étudiant dans le laboratoire de Bharadia et le premier auteur de l’étude.

Les chercheurs ont construit leur système prototype en utilisant du matériel standard. Le système se compose d’un robot qui a été équipé de capteurs WiFi, qui sont construits à partir d’émetteurs-récepteurs WiFi disponibles dans le commerce. Ces appareils transmettent et reçoivent des signaux sans fil vers et depuis les points d’accès WiFi dans l’environnement. La particularité de ces capteurs WiFi est qu’ils utilisent cette communication constante avec les points d’accès WiFi pour cartographier l’emplacement et la direction du mouvement du robot.

“Cette communication bidirectionnelle se produit déjà tout le temps entre des appareils mobiles comme votre téléphone et des points d’accès WiFi – cela ne vous dit tout simplement pas où vous êtes”, a déclaré Roshan Ayyalasomayajula, qui est également titulaire d’un doctorat en génie électrique et informatique. étudiant dans le laboratoire de Bharadia et co-auteur de l’étude. “Notre technologie s’appuie sur cette communication pour effectuer la localisation et la cartographie dans un environnement inconnu.”

Voilà comment cela fonctionne. Au début, les capteurs WiFi ne connaissent pas l’emplacement du robot ni l’emplacement des points d’accès WiFi dans l’environnement. Comprendre cela, c’est comme jouer à un jeu de Marco Polo – lorsque le robot se déplace, les capteurs appellent les points d’accès et écoutent leurs réponses, en les utilisant comme points de repère. La clé ici est que chaque signal sans fil entrant et sortant transporte ses propres informations physiques uniques – un angle d’arrivée et une longueur de trajet direct vers (ou depuis) ​​un point d’accès – qui peuvent être utilisées pour déterminer où le robot et les points d’accès sont en relation les uns avec les autres. Des algorithmes développés par l’équipe de Bharadia permettent aux capteurs WiFi d’extraire ces informations et d’effectuer ces calculs. Au fur et à mesure que l’appel et la réponse se poursuivent, les capteurs collectent plus d’informations et peuvent localiser avec précision la direction du robot.

Les chercheurs ont testé leur technologie sur un étage d’un immeuble de bureaux. Ils ont placé plusieurs points d’accès autour de l’espace et ont équipé un robot avec les capteurs WiFi, ainsi qu’une caméra et un LiDAR pour effectuer des mesures à des fins de comparaison. L’équipe a contrôlé son robot pour qu’il se déplace plusieurs fois autour du sol, en prenant des virages, en descendant des couloirs longs et étroits et en traversant des espaces clairs et faiblement éclairés.

Lors de ces tests, la précision de la localisation et de la cartographie fournies par les capteurs WiFi était comparable à celle de la caméra commerciale et des capteurs LiDAR.

“Nous pouvons utiliser des signaux WiFi, qui sont essentiellement gratuits, pour effectuer une détection robuste et fiable dans des environnements visuellement difficiles”, a déclaré Arun. “La détection WiFi pourrait potentiellement remplacer les LiDAR coûteux et compléter d’autres capteurs à faible coût tels que les caméras dans ces scénarios.”

C’est ce que l’équipe explore actuellement. Les chercheurs combineront des capteurs Wi-Fi (qui offrent précision et fiabilité) avec des caméras (qui fournissent des informations visuelles et contextuelles sur l’environnement) pour développer une technologie de cartographie plus complète, mais peu coûteuse.