Sistem berbasis Wi-Fi baru untuk robotika kolaboratif
Robot

Sistem berbasis Wi-Fi baru untuk robotika kolaboratif


Representasi skematis dari profil AOA diperoleh dengan sinyal penerima UAV untuk mentransmisikan robot udara dan darat. Garis hijau, merah, dan oranye masing-masing mewakili garis pandang, jalur sinyal langsung dan pantulan. Multipath ini diambil dalam profil AOA yang sesuai sebagai puncak AOA yang berbeda. Kredit: Jadhav et al.

Para peneliti di Universitas Harvard baru-baru ini merancang sistem berdasarkan penginderaan Wi-Fi yang dapat meningkatkan kolaborasi antara robot yang beroperasi di lingkungan yang tidak terpetakan. Sistem ini, disajikan dalam makalah yang diterbitkan sebelumnya di arXiv, pada dasarnya dapat meniru susunan antena di udara saat robot bergerak bebas di lingkungan 2-D atau 3-D.

“Tujuan utama makalah kami adalah untuk memanfaatkan lintasan 3-D sewenang-wenang untuk robot (UAV atau UGV) yang dilengkapi dengan sensor estimasi lintasan on-board,” kata Ninad Jadhav, salah satu peneliti yang melakukan penelitian tersebut, kepada TechXplore. “Ini memungkinkan robot penerima sinyal Wi-Fi untuk memperkirakan arah spasial (dalam azimuth dan elevasi) dari robot tetangga lainnya dengan menangkap semua jalur sinyal nirkabel yang berjalan antara robot pengirim dan penerima (yang kami sebut profil AOA). Selain itu , kami juga menandai bagaimana bentuk lintasan memengaruhi profil AOA menggunakan ikatan Cramer Rao. “

Dalam studi sebelumnya, Jadhav dan rekannya berfokus pada skenario kolaborasi robot di mana robot mengikuti lintasan 2-D dengan set geometri terbatas (misalnya, linier atau lengkung). Sebaliknya, sistem baru yang mereka buat dapat diterapkan pada skenario di mana robot bergerak bebas, mengikuti lintasan yang lebih luas.

“Kendala lain yang kami keluarkan dalam makalah ini adalah persyaratan untuk robot pemancar sinyal Wi-Fi untuk tetap diam sementara robot penerima bergerak dan menghasilkan profil AOA,” kata Jadhav. “Pendekatan baru yang kami buat memperhitungkan mobilitas berkelanjutan dari semua robot terlepas dari apakah itu mengirimkan atau menerima paket Wi-Fi.”

Karena Jadhav dan rekan-rekannya ingin merancang sistem yang hanya menggunakan sensor yang dipasang langsung pada robot, mereka juga memeriksa dampak estimasi lintasan lokal, yang secara intrinsik tidak sempurna dan rentan terhadap kesalahan, pada pola di mana sinyal Wi-Fi bergerak di antara dua. robot (profil AOA). Para peneliti kemudian mengevaluasi sistem yang mereka kembangkan dalam serangkaian eksperimen menggunakan robot nyata, mencapai hasil yang sangat menjanjikan.

“Sistem yang kami kembangkan pada dasarnya menangkap informasi dari semua jalur sinyal Wi-Fi yang berjalan antara robot pengirim dan penerima,” Jadhav menjelaskan. “Ia melakukannya dengan memanfaatkan lintasan robot penerima untuk meniru larik antena virtual, sesuatu yang mirip dengan radar bukaan sintetis. Dengan menelusuri ‘larik antena di udara,” kita kemudian dapat menggunakan algoritme arah kedatangan (DOA) berdasarkan larik antena teori (misalnya, MUSIC atau Bartlett) untuk memperkirakan arah jalur sinyal terkuat. “

WSR: Sistem berbasis wifi baru untuk robotika kolaboratif

Dampak bentuk lintasan (dalam 2D ​​dan 3D) pada profil AOA. Gambar menunjukkan lintasan yang berbeda (kiri) yang diperoleh dari eksperimen perangkat keras dan ambiguitas dalam profil AOA Fij (φ, θ) (kanan). True AOA (φg, θg) = (−90 °, 91 °) ke sumber sinyal WiFi (yaitu robot pemancar) dilambangkan dengan ‘x’ merah di profil. Lintasan 3D memiliki keinformatifan yang lebih tinggi dan tidak memiliki ambiguitas dalam profil AOA (kanan atas). Kredit: Jadhav et al.

Dalam sistem yang dibuat oleh Jadhav dan rekan-rekannya, robot penerima pertama-tama mengekstrak fase sinyal mentah menggunakan kotak peralatan CSI Dan Halprin. Selanjutnya, ia menggabungkan fase sinyal mentah ini dengan informasi tentang lintasannya sendiri (yaitu, koordinat X, Y, Z dalam 3-D), untuk meniru array antena virtual.

“Ini memungkinkan sistem untuk menghitung perubahan fase sinyal antara elemen yang berurutan dari susunan antena,” kata Jadhav. “Akhirnya, perubahan sinyal digunakan oleh algoritme DOA untuk mendapatkan profil AOA.”

Sistem ini memiliki sejumlah keunggulan. Pertama, memungkinkan robot untuk memperkirakan lokasi robot lain, terutama di lingkungan yang berantakan atau tidak dikenal, di mana sensor tradisional seperti kamera mungkin bukan alat yang efektif untuk memantau agen. Sistem baru dengan demikian dapat membuka kemungkinan baru untuk meningkatkan koordinasi robot di lingkungan seperti itu.

“Sistem kami menggunakan lintasan 3-D untuk memaksimalkan keakuratan profil AOA serta memperhitungkan mobilitas berkelanjutan dari semua robot,” kata Jadhav. “Karakterisasi geometri lintasan menggunakan batas Cramer Rao, yang kami sebut lintasan ‘informativeness,” adalah salah satu hasil kritis dari makalah ini, karena memungkinkan kami untuk secara teoritis membuktikan bahwa lintasan 3-D memang berkinerja lebih baik daripada 2-D lintasan. “

Metrik ‘informativeness’ yang digunakan oleh Jadhav dan rekan-rekannya adalah alat yang berharga untuk menguji apakah gerakan yang akan dilakukan robot dapat memberikan profil AOA yang sangat akurat, dan jika tidak, apakah sesuatu dapat dilakukan untuk meningkatkan akurasi Profil. Di tahun-tahun mendatang, sistem baru yang mereka kembangkan dapat digunakan untuk meningkatkan kolaborasi robot-robot di lingkungan yang tidak terpetakan dan kacau.

“Arah penelitian masa depan yang kita lihat adalah bagaimana pada dasarnya mengoptimalkan lintasan dan keinformatifannya,” kata Jadhav. “Misalnya, lintasan 2-D linier bisa menjadi yang paling efisien untuk robot saat menjalankan beberapa tugas, namun arah spasial yang sesuai (disimpulkan dari profil AOA) kemungkinan akan memiliki kesalahan yang tinggi. Sebaliknya, yang kami inginkan adalah merancang lintasan optimal yang membuat keseimbangan antara efisiensi sekaligus mengurangi kesalahan dalam arah spasial. ”


Suatu teknik memungkinkan robot untuk menentukan apakah mereka mampu mengangkat kotak yang berat


Informasi lebih lanjut:
WSR: Sensor WiFi untuk robotika kolaboratif. arXiv: 2012.04174 [cs.RO]. arxiv.org/abs/2012.04174

© 2021 Science X Network

Kutipan: WSR: Sistem berbasis Wi-Fi baru untuk robotika kolaboratif (2021, 19 Januari) diambil pada 25 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-wsr-wi-fi-based-collaborative-robotics .html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Singapore Prize