연구원 팀은 UC 샌디에이고 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Dinesh Bharadia가 이끄는 무선 통신 감지 및 네트워킹 그룹에 속해 있다. 이 기술은 5월 23일부터 27일까지 필라델피아에서 열리는 2022년 ICRA(로봇 공학 및 자동화에 관한 국제 회의)에서 발표될 예정이다.

완전히 새로운 접근 방식

새로 개발된 기술에는 로봇이 환경과 경로를 매핑할 수 있도록 WiFi 신호에 의존하는 센서가 있다. 이 시스템은 실내 로봇 탐색을 위한 완전히 새로운 접근 방식이며 카메라 및 LiDAR와 같은 광학 광 센서를 사용하는 이전 시스템과 비교할 때 독특하다.

"WiFi" 센서는 빛이나 시각적 신호 대신 무선 주파수 신호를 사용하므로 카메라와 LiDAR에 문제가 있는 환경에서 더 잘 작동한다. 이러한 유형의 환경은 일반적으로 저조도, 변화하는 조명 및 긴 복도와 같은 반복적인 환경이다.

LiDAR의 대안

WiFi는 비용이 많이 들고 많은 전력을 필요로 하는 LiDAR에 대한 경제적인 대안으로 기술의 위상을 달성하는 데 도움이 된다.

“우리는 우리가 가는 거의 모든 곳에서 무선 신호에 둘러싸여 있다. 이 작업의 장점은 이러한 일상적인 신호를 사용하여 로봇으로 실내 측위 및 매핑을 수행할 수 있다는 것이다.”라고 Bharadia가 말했다.

Aditya Arun은 전기 및 컴퓨터 공학 박사이다. Bharadia 연구실의 학생이자 연구의 첫 번째 저자이다.

연구원들은 기성 하드웨어로 프로토타입 시스템을 구축했다. 상용 WiFi 트랜시버로 제작된 WiFi 센서가 장착된 로봇으로 구성된다. 이 WiFi 센서는 주변 환경의 WiFi 액세스 포인트와 무선 신호를 송수신하며 이 통신을 통해 로봇이 위치와 이동 방향을 매핑할 수 있다.

Roshan Ayyalasomayajula는 전기 및 컴퓨터 공학 박사이기도 하다. Bharadia 연구실의 학생이자 연구의 공동 저자이다.

Ayyalasomayajula는 "이러한 양방향 통신은 이미 휴대전화와 WiFi 액세스 포인트와 같은 모바일 장치 간에 항상 발생하고 있다. 단지 현재 위치를 알려주는 것이 아니다."고 말했다. "우리의 기술은 해당 통신에 편승하여 미지의 환경에서 현지화 및 매핑을 수행한다."

WiFi 센서는 먼저 로봇의 위치와 WiFi 액세스 포인트가 환경에서 어디에 있는지 인식하지 못한다. 로봇이 움직이면 센서가 액세스 포인트를 호출하고 응답을 수신한 다음 랜드마크로 사용된다.

들어오고 나가는 모든 무선 신호는 로봇과 액세스 포인트가 서로 관련되어 있는 위치를 식별하는 데 사용할 수 있는 고유한 물리적 정보를 전달한다. 알고리즘을 통해 WiFi 센서는 이 정보를 추출하고 이러한 계산을 수행할 수 있다. 센서는 계속해서 더 많은 정보를 수집하고 결국 로봇이 어디로 가는지 찾을 수 있다.

이 기술은 사무실 건물 바닥에서 테스트되었으며 공간 주변에 여러 액세스 포인트가 배치되었다. 그런 다음 로봇에 WiFi 센서, 카메라 및 LiDAR를 장착하여 비교 측정을 수행했다. 팀은 로봇을 제어하고 바닥을 여러 번 이동하게 했다. 또한 모퉁이를 돌고 밝고 어두컴컴한 공간이 있는 길고 좁은 복도를 지나갔다.

테스트 결과 WiFi 센서가 제공하는 위치 파악 및 매핑의 정확도가 상용 카메라 및 LiDar 센서의 정확도와 동등함을 보여주었다.

Arun은 "기본적으로 무료인 WiFi 신호를 사용하여 시각적으로 까다로운 환경에서 강력하고 안정적인 감지를 수행할 수 있다."라고 말했다. "WiFi 감지는 잠재적으로 값비싼 LiDAR를 대체하고 이러한 시나리오에서 카메라와 같은 다른 저비용 센서를 보완할 수 있다."

팀은 이제 WiFi 센서와 카메라를 결합하여 훨씬 더 완벽한 매핑 기술을 개발하기 위해 노력할 것이다.

이 연구는 IEEE Robotics and Automation에 발표되었다.