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MIT機器人跟蹤運動物體

馬薩諸塞州劍橋市-麻省理工學院(MIT)的工程師們已經開發出一種方法,使機器人能夠以空前的速度和精度將其安置在移動的物體上。基于RFID的系統可以通過在裝配線上工作的機器人實現更大的協作和精度。

使用該系統的機器人平均可以在8毫秒內找到標記的對象,并且誤差小于1厘米。TurboTrack系統使用射頻識別(RFID)標簽來跟蹤對象。

讀取器發送無線信號,該信號會反射RFID標簽和其他附近的物體,然后反射回讀取器。一種算法會篩選所有反射信號以找到RFID標簽的響應。然后,最終計算將利用RFID標簽的移動來提高其定位精度。

麻省理工學院媒體實驗室的助理教授兼首席研究員,信號動力學研究小組的創始負責人Fadel Adib說:“該系統可以代替計算機視覺來執行某些機器人任務。”“與人類同行一樣,計算機視覺受其所見所限,并且可能無法注意到混亂環境中的物體。

“射頻信號沒有這種限制,” Adib解釋說。“他們可以在沒有可視化的情況下,在雜亂無章的墻壁中識別目標。”

為了驗證該系統,Adib和他的同事們將一個RFID標簽附加到瓶蓋上,將另一個RFID標簽附加到瓶上。一個機械手找到蓋子,然后將其放在瓶子上,并由另一個機械手握住。

在另一個演示中,他們在對接,操縱和飛行過程中跟蹤了配備RFID的納米無人機。在這兩項任務中,該系統都像傳統的計算機視覺系統一樣精確且快速。

“如果您將射頻信號用于通常使用計算機視覺完成的任務,則不僅使機器人能夠執行人的事情,而且還使它們能夠執行超人的事情,” Adib說。“而且,您可以以可擴展的方式進行操作,因為這些RFID標簽每個僅3美分。”

“在制造中,該系統可以使機械臂更加精確和通用,例如,沿著裝配線拾取,組裝和包裝物品,” Adib說。

“類似的系統已經嘗試將RFID標簽用于定位任務,”阿迪布指出。“但是,這些都需要在準確性或速度之間進行權衡。準確地說,可能要花幾秒鐘才能找到移動的物體。為了提高速度,他們會失去準確性。”

挑戰在于同時實現速度和準確性。為此,Adib及其同事從一種稱為“超分辨率成像”的成像技術中汲取了靈感。

“這些系統將多個角度的圖像拼接在一起,以獲得更高分辨率的圖像,” Adib說。“這個想法是將這些超分辨率系統應用于無線電信號。隨著事物的移動,您將獲得更多的跟蹤角度,因此您可以利用此運動獲得準確性。”

該系統將標準的RFID閱讀器與“幫助”組件結合在一起,該組件用于定位射頻信號。該助手以無線通信中使用的稱為正交頻分復用的調制方案為基礎,發射出包含多個頻率的寬帶信號。

該系統捕獲環境中物體反彈的所有信號,包括RFID標簽。這些信號之一攜帶特定于特定RFID標簽的信號,因為RFID信號以特定模式反射和吸收輸入信號,該模式對應于系統可以識別的0和1位。

“由于這些信號以光速傳播,因此該系統可以計算出“飛行時間”,通過計算信號在發射器和接收器之間傳播所花費的時間來測量距離。“ [用于]測量標簽以及環境中其他對象的位置。”

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