O software inteligente substitui sensores caros para detecção de parede de vidro com precisão de 96%

Uma equipe de pesquisa desenvolveu software de direção autônomo que permite que sensores baratos detectem obstáculos transparentes, como paredes de vidro, fornecendo uma alternativa a sensores de alto desempenho. Essa tecnologia pode ser usada em robôs existentes, negando a necessidade de equipamentos adicionais, garantindo o desempenho da detecção igual ao oferecido por equipamentos convencionais caros.

O artigo é publicado na revista IEEE Transações sobre instrumentação e medição. A equipe foi liderada pelo professor Kyungjoon Park no Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação, Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk.

Os robôs de direção autônomos normalmente usam sensores Lidar para detectar seus arredores e navegar. Funcionando como “olhos a laser”, sensores de lidar caros determinam a distância e a estrutura projetando a luz e medindo o tempo de reflexão.

Sensores de lidar baratos não podem detectar objetos transparentes, como os feitos de vidro; Eles podem confundi -los com o espaço vazio, resultando potencialmente em uma colisão. Os sensores ou câmeras de lidar ultrassônico de alta resolução não têm essa limitação, mas seu uso aumenta a complexidade do sistema e aumenta os custos em centenas de milhares para milhões de won.

Para fornecer uma alternativa, uma equipe de pesquisa da DGIST liderada pelo Professor Kyungjoon Park desenvolveu o mapeamento probabilístico de navegação incremental (PINMAP), um algoritmo que se aproxima de solução de problemas por meio de software, não hardware. O pinmap acumula dados de pontos raros que sensores de lidar baratos podem detectar apenas esporadicamente. Usando esses dados, o Pinmap calcula provavelmente a probabilidade de presença de paredes de vidro ao longo do tempo.

O algoritmo Pinmap é baseado no cartógrafo (gráfico de mapa) e Nav2 (navegação), que são ferramentas de código aberto que são amplamente utilizadas no ecossistema ROS 2. O PINMAP tem a vantagem de fácil aplicabilidade e, ao mesmo tempo, eliminar a necessidade de alterar a estrutura do sistema existente.

Em vez de atualizar os sensores a um alto custo, o algoritmo altera a maneira como os sensores existentes lidam com dados; Ou seja, ele usa o software para melhorar o desempenho da detecção de sensores LiDAR baratos.

Em um experimento no mundo real realizado na DGIST, as paredes de vidro detectadas Pinmap com precisão de 96,77%, que está bem acima da taxa de detecção de quase 0% da abordagem tradicional usando os mesmos sensores LiDAR baratos (cartógrafo-slam). A diferença de software que o Pinmap oferece demonstrou um tremendo aumento de desempenho.

O Professor Park disse: “O Pinmap vira a sabedoria convencional de que o desempenho do hardware é igual ao desempenho do sistema e propõe um novo padrão pelo qual o software pode melhorar os recursos do sensor. Este estudo mostra que garantir a direção autônoma estável é possível sem depender de equipamentos de alta desempenho”.

O algoritmo que a equipe de pesquisa desenvolveu oferece uma vantagem econômica substancial, pois atinge o desempenho da detecção comparável ao dos sensores LiDAR caros em menos de um décimo do custo. Espera-se que essa tecnologia reduza colisões entre robôs autônomos e paredes de vidro ou acrílico transparente em espaços internos, como hospitais, aeroportos, shopping centers e armazéns, contribuindo assim para a implantação de robôs de serviço em larga escala.