Technologia RFID dla lepszej orientacji robotów

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.

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.


TOP w kategorii




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