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MIT机器人跟踪运动物体

马萨诸塞州剑桥市-麻省理工学院(MIT)的工程师们已经开发出一种方法,使机器人能够以空前的速度和精度将其安置在移动的物体上。基于RFID的系统可以通过在装配线上工作的机器人实现更大的协作和精度。

使用该系统的机器人平均可以在8毫秒内找到标记的对象,并且误差小于1厘米。TurboTrack系统使用射频识别(RFID)标签来跟踪对象。

读取器发送无线信号,该信号会反射RFID标签和其他附近的物体,然后反射回读取器。一种算法会筛选所有反射信号以找到RFID标签的响应。然后,最终计算将利用RFID标签的移动来提高其定位精度。

麻省理工学院媒体实验室的助理教授兼首席研究员,信号动力学研究小组的创始负责人Fadel Adib说:“该系统可以代替计算机视觉来执行某些机器人任务。”“与人类同行一样,计算机视觉受其所见所限,并且可能无法注意到混乱环境中的物体。

“射频信号没有这种限制,” Adib解释说。“他们可以在没有可视化的情况下,在杂乱无章的墙壁中识别目标。”

为了验证该系统,Adib和他的同事们将一个RFID标签附加到瓶盖上,将另一个RFID标签附加到瓶上。一个机械手找到盖子,然后将其放在瓶子上,并由另一个机械手握住。

在另一个演示中,他们在对接,操纵和飞行过程中跟踪了配备RFID的纳米无人机。在这两项任务中,该系统都像传统的计算机视觉系统一样精确且快速。

“如果您将射频信号用于通常使用计算机视觉完成的任务,则不仅使机器人能够执行人的事情,而且还使它们能够执行超人的事情,” Adib说。“而且,您可以以可扩展的方式进行操作,因为这些RFID标签每个仅3美分。”

“在制造中,该系统可以使机械臂更加精确和通用,例如,沿着装配线拾取,组装和包装物品,” Adib说。

“类似的系统已经尝试将RFID标签用于定位任务,”阿迪布指出。“但是,这些都需要在准确性或速度之间进行权衡。准确地说,可能要花几秒钟才能找到移动的物体。为了提高速度,他们会失去准确性。”

挑战在于同时实现速度和准确性。为此,Adib及其同事从一种称为“超分辨率成像”的成像技术中汲取了灵感。

“这些系统将多个角度的图像拼接在一起,以获得更高分辨率的图像,” Adib说。“这个想法是将这些超分辨率系统应用于无线电信号。随着事物的移动,您将获得更多的跟踪角度,因此您可以利用此运动获得准确性。”

该系统将标准的RFID阅读器与“帮助”组件结合在一起,该组件用于定位射频信号。该助手以无线通信中使用的称为正交频分复用的调制方案为基础,发射出包含多个频率的宽带信号。

该系统捕获环境中物体反弹的所有信号,包括RFID标签。这些信号之一携带特定于特定RFID标签的信号,因为RFID信号以特定模式反射和吸收输入信号,该模式对应于系统可以识别的0和1位。

“由于这些信号以光速传播,因此该系统可以计算出“飞行时间”,通过计算信号在发射器和接收器之间传播所花费的时间来测量距离。“ [用于]测量标签以及环境中其他对象的位置。”

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