مُستوحى من الخفافيش وسمك القرش.. ابتكار عملي يمنح الروبوتات رؤية ما وراء الجدران
طور باحثون من كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة بنسلفانيا، PanoRadar وهي أداة جديدة لمنح الروبوتات قدرة رؤية خارقة من خلال تحويل الموجات الراديوية البسيطة إلى صور ثلاثية الأبعاد مفصلة للبيئة، وجرى منح الروبوتات قدرة على الرؤية باستخدام الإشارات الراديوية.
ووفقًا لما نشر في Science Daily، في السباق نحو تطوير أنظمة إدراك قوية للروبوتات، كان أحد التحديات المستمرة هو العمل في ظل ظروف جوية سيئة وظروف قاسية، على سبيل المثال، تفشل أجهزة استشعار الرؤية التقليدية القائمة على الضوء مثل الكاميرات أو أجهزة الكشف عن الضوء وتحديد المدى في ظل الدخان الكثيف والضباب، ولكن الطبيعة أثبتت أن الرؤية لا يجب أن تكون مقيدة بحدود الضوء، فقد طورت العديد من الكائنات الحية طرقًا لإدراك بيئتها دون الاعتماد على الضوء، فالخفافيش تتنقل باستخدام أصداء الموجات الصوتية، في حين تصطاد أسماك القرش عن طريق استشعار المجالات الكهربائية من حركات فرائسها.
ابتكار عملي يمنح الروبوتات رؤية ما وراء الجدران
وتكون أطوال الموجات الراديوية، أطول من موجات الضوء بمئات المرات، قادرة على اختراق الدخان والضباب بشكل أفضل، بل ويمكنها حتى الرؤية من خلال مواد معينة، وهي قدرات تتجاوز الرؤية البشرية، ومع ذلك اعتمدت الروبوتات تقليديا على مجموعة محدودة من الأدوات، فهي إما تستخدم الكاميرات والليدار، التي توفر صورا مفصلة ولكنها تفشل في الظروف الصعبة.
ومن جانبه قال مينجمين تشاو، الأستاذ المساعد في علوم الكمبيوتر والمعلومات: كان سؤالنا الأول هو ما إذا كان بوسعنا الجمع بين أفضل ما في كلتا طريقتي الاستشعار، قوة الإشارات اللاسلكية، التي تتمتع بالمرونة في مواجهة الضباب وغيره من الظروف الصعبة، والدقة العالية لأجهزة الاستشعار البصرية.
وفي ورقة بحثية سيتم تقديمها في المؤتمر الدولي لعام 2024 حول الحوسبة المتنقلة والشبكات، يصف تشاو وفريقه من مختبر الاستشعار اللاسلكي والصوت والرؤية والإلكترونيات، ومركز أبحاث بن في الحوسبة المضمنة وهندسة النظم المتكاملة، كيف يستفيد PanoRadar من الموجات الراديوية والذكاء الاصطناعي، للسماح للروبوتات بالتنقل حتى في البيئات الأكثر تحديًا، مثل المباني المليئة بالدخان أو الطرق الضبابية.
والـ PanoRadar هو جهاز استشعار يعمل مثل المنارة التي تمسح أشعتها في دائرة لمسح الأفق بالكامل، ويتكون النظام من مجموعة رأسية دوارة من الهوائيات التي تقوم بمسح محيطها، وخلال دورانها ترسل هذه الهوائيات موجات راديوية وتستمع إلى انعكاساتها من البيئة، تمامًا مثل الطريقة التي يكشف بها شعاع المنارة عن وجود السفن والميزات الساحلية.
وكان أحد أكبر التحديات التي واجهها فريق تشاو هو تطوير خوارزميات للحفاظ على دقة التصوير أثناء تحرك الروبوت، ويوضح لاي، المؤلف الرئيسي للورقة البحثية: لتحقيق دقة مماثلة لدقة ليدار مع الإشارات الراديوية، كنا بحاجة إلى الجمع بين القياسات من العديد من المواضع المختلفة بدقة أقل من المليمتر، ويصبح هذا الأمر صعبًا بشكل خاص عندما يتحرك الروبوت، إذ يمكن حتى لأخطاء الحركة الصغيرة أن تؤثر بشكل كبير على جودة التصوير.
