MIT‘de geliştirilen yeni bir sistem; robotlara benzeri görülmemiş hız ve hassasiyetle hareket eden nesnelerde RFID etiketlerini kullanıyor. Sistem, paketleme ve montaj üzerinde çalışan robotlar ve arama-kurtarma görevlerini gerçekleştiren dron sürüleri ile daha fazla çalışarak, hassasiyet sağlayabilir.
Gelecek hafta USENIX Networking Sistem Tasarımı ve Uygulaması Sempozyumu’nda sunulacak bildiriyle, araştırmacılar; sistemi kullanan robotların 7.5 milisaniyede etiketlenmiş nesneleri; ortalama olarak bir santimetreden daha kısa bir hatayla bulabildiklerini gösterecekler.
TurboTrack adı verilen sistemde, herhangi bir nesneye bir RFID (radyo frekansı tanımlama) etiketi uygulanabilir. Okuyucu; RFID etiketini ve yakındaki diğer nesneleri yansıtan ve okuyucuya geri dönen, bir kablosuz sinyal gönderir. Algoritma, RFID etiketinin yanıtını bulmak için tüm yansıyan sinyaller arasında geçiş yapar. Son hesaplamalar daha sonra yerelleştirme doğruluğunu artırmak için, RFID etiketinin hareketinden (bu durum genellikle hassasiyeti azaltsa bile) geliştirir.
Araştırmacılar, sistemin bazı robotik görevler için bilgisayar vizyonunun yerini alabileceğini söylüyor. İnsanlarda olduğu gibi, bilgisayar görüşü de görebildikleri ile sınırlıdır ve karmaşık ortamlardaki nesnelerin farkına varamaz. Radyo frekansı sinyallerinde böyle bir kısıtlama yoktur: Hedefleri görselleştirme olmadan, karışıklık içinde ve duvarların içinden belirleyebilirler.
Sistemi doğrulamak için araştırmacılar; RFID etiketini bir başlığa, bir başkasını da bir şişeye yapıştırdı. Robot kolu; kapağı başka bir robot kolu tarafından tutulan şişeye yerleştirdi. Diğer bir denemede ise, araştırmacılar; yerleştirme, manevra ve uçma sırasında RFID donanımlı nanodronları takip ettiler. Araştırmacılar; her iki görevde de, bilgisayar görmenin başarısız olduğu senaryolarda çalışırken, sistemin geleneksel bilgisayar görme sistemleri kadar doğru ve hızlı olduğunu belirtti.
MIT Yardımcı Doçent ve Yardımcı Araştırmacı Fadel Adib: “Genellikle bilgisayar vizyonu kullanılarak yapılan işler için RF sinyalleri kullanırsak; robotların sadece insanların yapabileceği işleri değil; aynı zamanda insanüstü şeyleri yapmalarını da sağlayabilirsiniz. Ayrıca bunu ölçeklenebilir bir şekilde yapabiliriz, çünkü bu RFID etiketlerinin her biri yalnızca 3 sent…”
Üretimde, sistem; robot kollarının bir montaj hattı boyunca eşyaların toplanması, birleştirilmesi ve paketlenmesi konusunda daha kesin ve çok yönlü olmasını sağlayabilir. Gelecek vaat eden bir diğer uygulama da arama kurtarma görevleri için elde tutulan “nanodronlar”dır. Nanodronlar; şu anda yakalanan görüntüleri yerelleştirme amacıyla bir araya getirmek için bilgisayarla görüş ve yöntemler kullanıyor. Bu dronlar genellikle kaotik alanlarda karışır, duvarların arkasında birbirlerini kaybeder ve birbirlerini mükemmel bir şekilde tanımlayamazlar. Tüm bunlar; örneğin bir alana yayılma ve kayıp bir kişiyi aramak gibi görevlerde; yeteneklerini sınırlar. Araştırmacıların sistemini kullanarak, sürüdeki nanodronlar daha fazla kontrol ve ortak çalışma için birbirlerini daha iyi bulabilirler.
Süper Çözünürlük
Adib’in ekibi; şişelenmiş gıdalardaki kirlenmeyi tespit etmek, vücut içindeki cihazlarla iletişim kurmak ve depo envanterini yönetmek gibi izleme ve tanımlama amacıyla radyo sinyallerini kullanmak için yıllardır çalışmaktadır.
Benzer sistemler; yerelleştirme görevleri için RFID etiketlerini kullanmayı denedi. Ancak bunlar doğruluk veya hızda değişimlerle birlikte gelir. Doğru olması için, hareketli bir nesneyi bulmaları birkaç saniye sürebilir. Bu hızı arttırmak için de hassasiyetlerini kaybederler.
Buradaki zorluk aynı anda hem hız hem de doğruluk sağlamaktı. Bunu yapmak için, araştırmacılar; “Süper Çözünürlüklü Görüntüleme” adlı bir görüntüleme tekniğinden ilham almışlardır. Bu sistemler daha iyi çözünürlüklü bir görüntü elde etmek için görüntüleri birden çok açıdan birleştiriyor.
Adib: “Bu süper çözünürlük sistemlerinin radyo sinyallerine uygulanmasıydı. Bir şey hareket ettikçe, onu izleme konusunda daha fazla perspektif elde edersiniz, bu nedenle harekette doğruluktan yararlanabilirsiniz.”
Sistem; standart bir RFID okuyucuyu, radyo frekansı sinyallerini yerelleştirmek için kullanılan bir “yardımcı” bileşenle birleştirir. Yardımcı, kablosuz iletişimde kullanılan, Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullama adı verilen bir modülasyon şemasına dayanarak, çoklu frekanslardan oluşan geniş bantlı bir sinyal çeker.
Sistem, RFID etiketi de dahil olmak üzere ortamdaki nesneleri toplayan tüm sinyalleri yakalar. Bu sinyallerden biri, belirli RFID etiketine özgü bir sinyal taşır. Çünkü RFID sinyalleri, sistemin tanıyabileceği 0s ve 1s bitlerine karşılık, belirli bir düzende gelen bir sinyali yansıtır ve absorbe eder.
Bu sinyaller ışık hızında hareket ettiğinden, sistem; bir vericiyle alıcı arasında seyahat etmek için, sinyalin ne kadar sürdüğünü hesaplayarak, etiketin konumunu ölçmek için bir “uçuş zamanı” hesaplayabilir. Ancak bu, alt ölçek hassasiyeti değil yalnızca bir park yeri yerelleştirme rakamı sağlar.
Kaldıraç Hareketi
Etiketin konumunu yakınlaştırmak için, araştırmacılar; “Uzay-Zaman Süper Çözünürlük Algoritması” dedikleri şeyi geliştirdiler. Algoritma; uçuş zamanını kullanarak, belirlediği RFID sinyali de dahil olmak üzere tüm geri tepme sinyalleri için konum tahminlerini birleştirir. Bazı olasılık hesaplamalarını kullanarak, bu grubu RFID etiketi için küçük bir miktar potansiyel konuma ile sınırlandırır.
Etiket hareket ettikçe sinyal açısı hafifçe değişir. Bu, aynı zamanda belirli bir yere karşılık gelen bir değişikliktir. Algoritma; etiketin hareket ettikçe mesafesini izlemek için, bu açı değişikliğini kullanabilir. Değişen mesafe ölçümünü diğer sinyallerden gelen diğer tüm mesafe ölçümleriyle sürekli olarak karşılaştırarak, etiketi üç boyutlu bir alanda bulabilir. Bunların hepsi bir saniyenin bir bölümünde gerçekleşmektedir.
Adib: “Üst düzey fikir, bu ölçümleri zaman içinde ve uzayda birleştirerek, etiketin konumunun daha iyi bir şekilde yeniden yapılandırılmasıdır.”
Kablosuz Ağ İletişimi konularında çalışmalar yapan Teksas Austin Üniversitesi Bilgisayar Bilimi Profesörü Lili Qiu: “Çalışma, RFID için çok etkileyici olan alt santimetre doğruluğunu rapor ediyor. Rapor, bir ‘yardımcı’nın, yüksek izleme doğruluğu elde etmek için RFID protokolüyle uyumlu bir geniş bant sinyal iletmesini sağlayan, ilginç bir fikir önermektedir… Bu ölçümleri zaman içinde ve birden fazla antene bağlayan RF lokalizasyonu için bir çerçeve geliştirir. Sistem, robotik montaj ve nanodronlar gibi; araştırmacıların hedef uygulamalarını destekleme potansiyeline sahiptir.”
