更好的定位,更好的协作

作者:Simone Käfer 文章来源:MM《现代制造》 点击数:323 发布时间:2019-09-11
研发Turbotrack射频信号识别系统的目标是提高机器人的协作准确性。机器人控制系统利用RFID射频标签可以识别和确定空间中物体的方位。这里的挑战是将速度和准确性相互结合起来。
更好的定位,更好的协作

大多数的工业机器人都是利用传感器、摄像系统或者图像处理系统来确定自己的运动状态的。然而这些系统就像人类的眼睛一样能力有限,常常会对混乱环境中的目标物视而不见。现在,美国麻省理工学院(缩写MIT)的研究人员想改变这种状况。为此他们研发了一种TurboTrack射频信号识别系统。该系统可以将RFID射频识别芯片安置在目标物上。具有信号发送和接收功能的信号装置向外发送射频信号,而接收器则能接收被RFID射频芯片和周围物体反射回来的回波信号。信号装置中的算法语言扫描接收到的所有信号,寻找被RFID射频芯片反射回来的回波信号,并对射频芯片的回波信号做出响应。然后计算RFID射频芯片的运动轨迹,进一步提高定位精度。

美国麻省理工学院研发的射频信号识别系统利用RFID射频识别技术使机器人能够更加准确的判断目标物的空间运动位置

为了验证这一系统,麻省理工学院的研究人员将一个RFID射频芯片粘贴在瓶盖上,另一个粘贴在瓶子上。第一个机器人手臂将瓶盖定位于瓶口处,第二机器人手臂保持瓶子的位置不变。在另一个演示试验中,研究人员利用RFID射频芯片支持的纳米无人机进行了对接、机动和飞行状态中的定位测试。在这两项测试中,TurboTrack射频信号识别系统的准确性和反应速度与传统的图像处理系统完全相同。因此没有再改变这一技术的理由了。

另外,在常规图像处理系统定位失败的情况下,射频信号识别系统仍然能够准确的完成定位任务。这也正如麻省理工学院的研究人员在报告中描述的那样:即使在混乱的环境和墙壁背景条件下,RFID射频信号也可以准确的识别目标。而且射频信号识别系统的成本费用也不高,因为射频芯片的成本价格不到1美元。

最大的难题是速度和精度的相互协调。为了准确,也许会耗时几秒钟来确定运动目标的位置,当提高了探测速度时则会降低捕捉目标的准确性。为了既准确又快速,研究人员受到名为“超高分辨率成像系统”的启发。这一系统将来自不同角度的图像组合起来合成一幅更加精细的图像。“射频信号识别系统在追踪移动目标物时会收到来自不同反射角度的射频信号回波,这就能够让您更好的利用目标追踪的高精度了。”麻省理工学院媒体实验室的助理教授兼首席研究员Fadel Adib解释说道。射频信号识别系统也发出宽带信号,麻省理工学院的研究人员开发了一种“多射频时空超分辨率重建算法”。当带有RFID射频芯片的目标物移动时,反射回来的射频回波的角度也会略有变化。

通过不断的对比射频回波角度的变化和其他信号的距离,射频信号识别系统就能够在三维空间里准确的找到目标物的位置了,而这一切都发生在很短的时间内。