Роботів навчили з безпрецедентною точністю відслідковувати рухомі предмети

95


Новітня система, розроблена в Массачусетському технологічному інституті, використовує радіочастотні мітки (RFID) для того, щоб допомогти роботам розпізнавати рухомі об’єкти з безпрецедентною швидкістю і точністю. Така система покращить роботу автоматів на лініях збірки і упаковки, а також діючих великими групами дронов, що виконують, наприклад, пошуково-рятувальні завдання.
Творці системи заявляють, що використовують її роботи здатні визначати місцезнаходження позначених об’єктів за 7,5 мілісекунд з похибкою менше сантиметра.
У системі, названої «TurboTrack», RFID-мітка може бути прикріплена до будь-якого об’єкта. Пристрій зчитування посилає радіосигнал, який відбивається від мітки і прилеглих об’єктів і потрапляє назад в зчитувач. Алгоритм виділяє з цих сигналів відповідь мітки RFID, в ході остаточних розрахунків виконується балансування рухів мітки.
На думку розробників, ця система здатна в деяких завданнях замінити роботам комп’ютерне «зір» або розпізнавання образів. Комп’ютерне зір обмежена і не завжди дозволяє помітити об’єкт у складній захаращеною середовищі, але це не є перешкодою для радіосигналу.
В ході випробувань мітки RFID були прикріплені до кепці і до пляшки. Робот визначив положення першої та за допомогою маніпулятора помістив її на пляшку, яку тримав в іншій руці. В іншому випадку відстежувалася положення нанодронов, забезпечених мітками RFID, під час польоту, маневрування і посадки. В обох випадках швидкість і точність системи виявилася такою ж, як і у комп’ютерного зору, але вона успішно працювала в обстановці, в якій не справлялися звичайні системи.
На виробництві ця система дозволить підвищити точність роботів і зробити їх роботу більш різносторонньою, наприклад, при захопленні деталей, збірці та упаковці на складальної лінії. Інше багатообіцяюче застосування — «нанодроны» для пошуково-рятувальних робіт. Зараз у цих пристроях використовуються технології комп’ютерного зору, які погано працюють в хаотичній обстановці, часто втрачають один одного в присутності таких перешкод, як стіни, і не можуть точно ідентифікувати інші пристрої. Це обмежує їх здатність, наприклад, взаємодіяти у пошуках зниклого людини. Нова система дозволяє зграї нанодронов точніше визначати взаємне розташування, що підвищує їх ефективність.
Надвисока роздільна здатність
Раніше подібні системи намагалися використовувати мітки RFID для визначення місцеположення, але в них доводилося забезпечувати компроміс між точністю і швидкістю. Для точності їм було потрібно декілька секунд, щоб встановити рухомий об’єкт — відповідно, при прискоренні вони втрачали в точності.
Виникла задача забезпечити одночасно і швидкість і точність. Для її вирішення дослідники звернули увагу на технологію «візуалізація надвисокої роздільної здатності». Вона «зшиває» зображення об’єкта, отримані з різних джерел, з метою поліпшити дозвіл.
Ця система об’єднує стандартний RFID зчитувач і «помічника», завдання якого — локалізувати радіочастотні сигнали. «Помічник» випромінює широкосмуговий сигнал, що включає багато частот, використовуючи модуляцію, відому як «ортогональне частотне мультиплексування».
Система вловлює всі сигнали, відбиті від навколишніх об’єктів, в тому числі і від RFID мітки.
Так як ці сигнали поширюються з певної швидкістю (швидкістю світла), система здатна визначити відстань по часу, яке було сигналом щоб досягти детектора. Але при цьому точність порівнянна з розмірами бейсбольного поля, і ніяк не є «сантиметрової».
Щоб точніше визначити місце розташування RFID мітки, дослідники розробили спеціальний алгоритм.
Цей алгоритм поєднує оцінки місця розташування для всіх відбитих сигналів, а також і сигнал мітки RFID, на базі часу поширення. Використовуючи імовірнісні методи, алгоритм звужує область можливого розташування для даної RFID мітки.
По мірі переміщення мітки, кут її сигналу злегка змінюється. Алгоритм використовує це зміна кута для визначення відстані. Безперервно порівнюючи це мінливе відстань з іншими сигналами, він здатний виявити мітку в тривимірному просторі — це займає частку секунди.