Un sistema de radiofrecuencia permite a los robots localizar objetos con precisión

Los robots móviles podrían ser mucho más útiles en los hogares, si pudieran localizar personas, lugares y objetos. Los de hoy en día suelen ver el mundo con cámaras y láseres, que tienen dificultades para reconocer de forma fiable las cosas y pueden perderse objetos que estén ocultos en el desorden. Una manera complementaria de que los robots puedan "sentir" lo que está a su alrededor es a través del uso de pequeñas etiquetas de identificación radio-frecuencia de ultra-alta frecuencia (RFID UHF).

Estas baratas etiquetas autoadhesivas pueden adherirse a los objetos, permitiendo a un robot equipado con RFID buscar un espacio para la señal correcta de la etiqueta, incluso cuando el objeto está fuera de la vista. Una vez que se detecta la etiqueta, el robot sabe que el objeto que está tratando de encontrar no está muy lejos.

"Pero la RFID no le dice al robot donde está el objeto", explica Charlie Kemp, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Tecnológica de Georgia (Atlanta, EE.UU.), en la nota de prensa de ésta. "Para saber realmente dónde está el objeto y acercarse a él, el robot tiene que ser más inteligente."

Es por eso que Kemp, el ex estudiante de Georgia Tech Travis Deyle y el profesor de la Universidad de Washington (Seattle, EE.UU.) Matthew Reynolds desarrollaron un nuevo algoritmo de búsqueda que mejora la capacidad de los robots para encontrar y navegar hacia los objetos etiquetados.

El equipo ha puesto en marcha su sistema en un robot PR2, permitiendo a éste viajar a través de una casa y localizar correctamente los diferentes tipos de objetos domésticos etiquetados, incluyendo una botella de medicación, el mando a distancia del televisor, el teléfono y un cepillo de pelo. La investigación fue presentada del 14 a 18 septiembre en Chicago, en la Conferencia Internacional IEEE/RSJ sobre Robots y Sistemas Inteligentes (IROS).

El equipamiento

Los investigadores han equipado un robot PR2 con antenas articuladas y direccionalmente sensibles, y con un nuevo algoritmo que permite que el robot encuentre y navegue con éxito hasta el objeto deseado. Debido a la física de la propagación de radio-frecuencia, estas antenas suelen recibir señales más fuertes de una etiqueta cuando están más cerca de él y cuando son señaladas más directamente.

Al mover las antenas alrededor de sus hombros y moverse él mismo alrededor de la habitación, el PR2 puede averiguar la dirección a la que debe desplazarse para obtener una señal más fuerte de una etiqueta y así estar más cerca de un objeto etiquetado. En esencia, el robot juega al clásico juego de la infancia "caliente/más caliente/frío/más frío".

En contraste con otros enfoques, el robot no calcula explícitamente la localización 3D del objeto de destino, lo que reduce significativamente la complejidad del algoritmo.

"En cambio, el robot puede usar su movilidad para acercarse a una etiqueta y orientarse hacia ella", explica Deyle, que realizó el estudio al tiempo que se doctoraba.

Medicamentos

Deyle, que actualmente trabaja para Google, dice que la investigación tiene implicaciones para futuros robots domésticos y es especialmente atractiva para aplicaciones tales como ayudar a las personas con las medicinas, dado que la RFID es capaz de proporcionar información identificativa precisa sobre un objeto o una persona. "El riesgo de dar la medicación incorrecta se reduce drásticamente".

Reynolds agregóa "Si bien hemos demostrado que esta tecnología funciona con algunos objetos comunes del hogar, las etiquetas RFID pueden identificar de forma única miles de millones de objetos diferentes con prácticamente cero falsos positivos. Esto es importante porque muchos objetos se parecen, y sin embargo deben ser identificados de forma única."

Sensores

Otros grupos de investigación trabajan en robots cada vez más adaptables a distintos terrenos, por ejemplo edificios en peligros de derrumbarse, cuevas, o zonas contaminadas. En concreto, científicos del Instituto Fraunhofer de Karlsruhe (Alemania) desarrollaron un robot que reconoce y cartografía de manera autónoma terrenos inexplorados. El robot utiliza algoritmos especiales y datos de múltiples sensores.

Sensores de odometría miden las revoluciones de las ruedas, sensores inerciales calculan las aceleraciones, y sensores de medidas a distancia registran las paredes, los árboles y arbustos, por nombrar sólo algunos problemas potenciales. Cámaras y escáneres láser registran el entorno y ayudan en el proceso de asignación. Los algoritmos leen los diversos datos suministrados por los sensores y los utilizan para determinar la posición exacta del robot. La interacción de todos estos elementos diferentes al mismo tiempo produce un mapa, que se actualiza continuamente. Los expertos lo denominan Localización y Cartografía Simultánea.

Referencia bibliográfica:

Travis Deyle, Matt Reynolds y Charles C. Kemp: Finding and Navigating to Household Objects with UHF RFID Tags by Optimizing RF Signal Strength. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) (2014).