Роботов научили с беспрецедентной точностью отслеживать движущиеся предметы
Новейшая система, разработанная в Массачусетском технологическом институте, использует радиочастотные метки (RFID) для того, чтобы помочь роботам распознавать движущиеся объекты с беспрецедентной скоростью и точностью. Такая система улучшит работу автоматов на линиях сборки и упаковки, а также действующих большими группами дронов, выполняющих, к примеру, поисково-спасательные задания.
Создатели системы заявляют, что использующие её роботы способны определять местонахождение помеченных объектов за 7,5 миллисекунд с погрешностью менее сантиметра.
В системе, названной «TurboTrack», метка RFID может быть прикреплена к любому объекту. Устройство считывания посылает радиосигнал, который отражается от метки и близлежащих объектов и попадает обратно в считыватель. Алгоритм выделяет из этих сигналов ответ метки RFID, в ходе окончательных расчётов выполняется балансировка движений метки.
По мнению разработчиков, эта система способна в некоторых задачах заменить роботам компьютерное «зрение» или распознавание образов. Компьютерное зрение ограничено и не всегда позволяет заметить объект в сложной загроможденной среде, но это не является препятствием для радиосигнала.
В ходе испытаний метки RFID были прикреплены к кепке и к бутылке. Робот определил положение первой и посредством манипулятора поместил её на бутылку, которую держал в другой руке. В другом случае отслеживалось положение нанодронов, снабжённых метками RFID, во время полёта, маневрирования и посадки. В обоих случаях быстрота и точность системы оказалась такой же, как и у компьютерного зрения, но она успешно работала в обстановке, в которой не справлялись обычные системы.
На производстве эта система позволит повысить точность роботов и сделать их работу более разносторонней, например, при захвате деталей, сборке и упаковке на сборочной линии. Другое многообещающее применение — «нанодроны» для поисково-спасательных работ. Сейчас в этих устройствах используются технологии компьютерного зрения, которые плохо работают в хаотичной обстановке, часто теряют друг друга в присутствии таких препятствий, как стены, и не могут точно идентифицировать другие устройства. Это ограничивает их способность, например, взаимодействовать в поисках пропавшего человека. Новая система позволяет стае нанодронов точнее определять взаимное расположение, что повышает их эффективность.
Сверхвысокое разрешение
Ранее подобные системы пытались использовать метки RFID для определения местоположения, но в них приходилось обеспечивать компромисс между точностью и скоростью. Для точности им требовалось несколько секунд, чтобы установить движущийся объект — соответственно, при ускорении они теряли в точности.
Возникла задача обеспечить одновременно и скорость, и точность. Для её решения исследователи обратили внимание на технологию «визуализация сверхвысокого разрешения». Она «сшивает» изображения объекта, полученные с разных источников, с целью улучшить разрешение.
Эта система объединяет стандартный RFID считыватель и «помощника», задача которого — локализовать радиочастотные сигналы. «Помощник» излучает широкополосный сигнал, включающий много частот, используя модуляцию, известную как «ортогональное частотное мультиплексирование».
Система улавливает все сигналы, отражённые от близлежащих объектов, в том числе и от RFID метки.
Так как эти сигналы распространяются с известной скоростью (скоростью света), система способна определить расстояние по времени, которое потребовалось сигналу чтобы достичь детектора. Но при этом точность соизмерима с размерами бейсбольного поля, и никак не является «сантиметровой».
Чтобы точнее определить местоположение RFID метки, исследователи разработали специальный алгоритм.
Этот алгоритм сочетает оценки месторасположения для всех отражённых сигналов, а также и сигнал метки RFID, на базе времени распространения. Используя вероятностные методы, алгоритм сужает область возможного расположения для данной RFID метки.
По мере перемещения метки, угол её сигнала слегка изменяется. Алгоритм использует это изменение угла для определения расстояния. Непрерывно сравнивая это меняющееся расстояние с другими сигналами, он способен обнаружить метку в трёхмерном пространстве — это занимает долю секунды.
25.02.2019 12:34
