Technologia RFID dla lepszej orientacji robotów

SKF, ramię robota przemysłowego © SKF

Udostępnij:

Innowacyjny system Turbotrack może znacznie zwiększyć precyzję ruchów robotów i ułatwić współpracę między poszczególnymi jednostkami. Lokalizuje on obiekty w przestrzeni na podstawie znaczników i czytnika RFID – łatwo, tanio, dokładnie, choć na razie niezbyt szybko. Naukowcy intensywnie pracują jednak nad przezwyciężeniem tej ostatniej trudności.

Zdecydowana większość robotów do lokalizowania obiektów w przestrzeni wykorzystuje dziś czujniki lub kamery połączone z zaawansowanymi systemami przetwarzania obrazu. Podobnie jak w przypadku ludzkiego wzroku możliwości tego typu systemów są jednak mocno ograniczone: przy słabej widoczności łatwo mogą przeoczyć dany obiekt. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) zaprojektowali specjalny system o nazwie Turbotrack bazujący na znacznikach i czytniku RFID. Znaczniki umieścili na różnych przedmiotach w przestrzeni, sam czytnik zaś zlokalizowali na robocie. Urządzenie wysyła sygnał radiowy, który odbija się od znaczników i obiektów w ich bezpośrednim otoczeniu, a następnie wraca do czytnika. Wykorzystując odpowiednie algorytmy, analizuje otrzymane sygnały, wyszukuje wśród nich odpowiedź znacznika, a następnie uzupełnia ją o dane dotyczące jego ruchu, aby w ten sposób dokładnie umiejscowić obiekt w przestrzeni.


Nadludzkie możliwości

Działanie systemu przetestowano, przytwierdzając znaczniki RFID do różnych przedmiotów, a następnie sprawdzając, jak roboty poradzą sobie z realizacją precyzyjnych operacji, w które zostały zaangażowane. W testach wykorzystano m.in. butelkę i nakrętkę – obie opatrzone znacznikami. Zadaniem ramienia robotycznego było umieszczenie nakrętki na butelce trzymanej przez drugiego robota. Bez problemu poradziło sobie ono z wykonaniem tego zadania, podobnie zresztą jak inny robot, któremu powierzono zadanie sterowania nanodronami opatrzonymi znacznikami RFID.

Pozytywne wyniki badań nie mogły jednak przyćmić faktu, że pod względem dokładności i szybkości działania nowy system okazał się porównywalny z już istniejącymi rozwiązaniami bazującymi na przetwarzaniu obrazu. Źródłem jego przewagi jest jednak to, że może być stosowany w sytuacjach, w których tradycyjne przetwarzanie obrazu się nie sprawdza. Jak wyjaśniają jego twórcy, dzięki zastosowaniu sygnałów o wysokiej częstotliwości (HF) system Turbotrack jest w stanie identyfikować obiekty także przy ograniczonej widoczności oraz przez ściany.

Jeśli zamiast typowych systemów przetwarzania obrazu wykorzystamy sygnały HF, nasze roboty zyskają nie tylko ludzkie, ale też nadludzkie możliwości – wyjaśnia obrazowo Fadel Adib, profesor i główny badacz ośrodka MIT Media Lab, dyrektor założycielski Signal Kinetics Research Group.

Rozwiązanie to dostępne jest za symboliczną cenę. Koszt jednego znacznika RFID wynosi bowiem zaledwie kilkanaście groszy.


TOP w kategorii




Precyzyjny, ale powolny

W przedsiębiorstwach produkcyjnych system Turbotrack może znacznie usprawnić pracę ramion robotycznych, zwiększając ich precyzję i uniwersalność, np. w aplikacjach z zakresu odbioru, montażu i pakowania detali wzdłuż linii produkcyjnej. Aby tak się stało, musi on jednak najpierw prześcignąć swoich konkurentów, co wymaga odpowiedniego sprzężenia prędkości i precyzji, tak by właściwie zbalansować oba parametry. Dokładne przeskanowanie przestrzeni w poszukiwaniu obiektów ze znacznikami zajmuje dziś bowiem kilka sekund, a to zdecydowanie za długo jak na potrzeby nowoczesnych systemów produkcyjnych. Prędkość tę można zwiększyć, ale tylko kosztem precyzji.

Aby przezwyciężyć tę trudność, naukowcy wykorzystali metodę stosowaną w systemach tzw. obrazowania w superrozdzielczości (ang. Super-Resolution Imaging), która polega na rejestracji mniejszych fragmentów przestrzeni pod różnym kątem, a następnie łączeniu ich w jeden obraz o wysokiej rozdzielczości.

Jeśli obiekt się porusza, możemy przeanalizować go z różnych perspektyw, a tym samym wykorzystać jego ruch do zwiększenia dokładności pozycjonowania – wyjaśnia Fadel Adib.

W efekcie nowa, ulepszona wersja systemu została wyposażona w technologię umożliwiającą przesyłanie sygnałów szerokopasmowych, a także w zaawansowany „algorytm superrozdzielczości”. Wykorzystują one tę prawidłowość, że ruch przedmiotu powoduje zmianę kąta odbijanego przez znacznik sygnału. System w czasie rzeczywistym porównuje zmieniającą się odległość sygnału RFID z odległością innych sygnałów z otoczenia, dzięki czemu może określić położenie obiektu w trzech wymiarach – i to zaledwie w ułamkach sekundy.

Udostępnij:

Drukuj





Simone Käfer



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również