Revoliucija keliuose: nauja sistema leidžia autonominiams automobiliams matyti už kampo

„Penn“ universiteto inžinierių sukurta sistema ypač naudinga robotams, dirbantiems sudėtingoje, užgriozdintoje vidaus aplinkoje, pavyzdžiui, sandėliuose ar gamyklose.

HoloRadar sistema robotams atveria „regėjimą“ už kampo

Naujoji sistema pavadinta „HoloRadar“. Ji leidžia robotams atkurti trimačius vaizdus erdvės, esančios už jų tiesioginio matymo ribų, pavyzdžiui, už kampo pasirodančių pėsčiųjų.

Skirtingai nei ankstesni netiesioginio matomumo (angl. non-line-of-sight, NLOS) suvokimo metodai, kurie remiasi matoma šviesa, „HoloRadar“ patikimai veikia tamsoje ir esant kintančioms apšvietimo sąlygoms.

Padeda robotams ir autonominėms transporto priemonėms priimti saugesnius sprendimus

„Robotai ir autonominės transporto priemonės turi matyti daugiau nei tik tai, kas yra tiesiai prieš juos“, – sako Mingmin Zhao, Kompiuterių ir informatikos mokslo (CIS) katedros docentas ir vyresnysis straipsnio apie „HoloRadar“ autorius, sistema pristatyta 39-ojoje metinėje konferencijoje „Neural Information Processing Systems“ (NeurIPS). – „Ši galimybė yra būtina, kad robotai ir autonominės transporto priemonės galėtų realiuoju laiku priimti saugesnius sprendimus.“

Pagrindinė „HoloRadar“ idėja kyla iš netikėtos radijo bangų savybės. Palyginti su matomąja šviesa, radijo bangos turi gerokai ilgesnį bangos ilgį – tai tradiciškai laikoma trūkumu vaizdinimui, nes mažina skiriamąją gebą. Tačiau Zhao komanda suprato, kad siekiant „pažvelgti“ už kampo, ilgesnis bangos ilgis tampa privalumu.

Kaip „HoloRadar“ atkuria tai, kas yra už tiesioginio matymo ribų

„Kadangi radijo bangų ilgis yra daug didesnis nei smulkūs sienų paviršiaus nelygumai, šie paviršiai iš esmės tampa veidrodžiais, kurie numatomai atspindi radijo signalus“, – aiškina Haowen Lai, CIS doktorantas ir vienas iš straipsnio bendraautorių.

Praktiškai tai reiškia, kad lygūs paviršiai – sienos, grindys ir lubos – gali atspindėti radijo signalus už kampo ir taip „nunešti“ informaciją apie paslėptas erdves atgal robotui. „HoloRadar“ fiksuoja šiuos atspindžius ir iš jų atkuria tai, kas yra už tiesioginio matymo ribų.

„Tai panašu į tai, kaip vairuotojai naudojasi sankryžose įrengtais veidrodžiais, kad matytų, kas dedasi už aklosios zonoje esančio kampo“, – sako Lai. – „Kadangi „HoloRadar“ naudoja radijo bangas, pati aplinka tampa tarsi pilna veidrodžių, kurių realiai net nereikia įrengti.“

Papildo, o ne pakeičia esamus jutiklius

„HoloRadar“ didina autonominių robotų saugą papildydama jau naudojamus jutiklius, o ne juos pakeisdama. Šiuo metu autonominėje technikoje plačiai naudojamas LiDAR – lazeriais pagrįsta sistema, kuri aptinka objektus tiesioginio matymo zonoje. „HoloRadar“ prideda papildomą suvokimo sluoksnį, leisdama „pamatyti“ tai, ko LiDAR ir kiti tiesioginio matomumo jutikliai nefiksuoja, ir suteikia daugiau laiko sureaguoti į galimas grėsmes.

Sistema buvo išbandyta su mobiliu robotu realioje vidaus aplinkoje – koridoriuose ir pastatų kampuose. Šiose sąlygose „HoloRadar“ sėkmingai atkūrė sienų ir koridorių struktūrą bei aptiko už kampo, už roboto matymo ribų, esančius žmones.

Ateityje planuojama tirti sistemos veikimą lauko sąlygomis – pavyzdžiui, sankryžose ar miesto gatvėse, kur atsiranda didesni atstumai ir daugiau dinamiškų, greitai besikeičiančių situacijų. Tokios sąlygos kelia papildomų technologinių iššūkių, tačiau sėkmingai juos įveikus, „HoloRadar“ galėtų tapti svarbia autonominio transporto ir robotikos saugos inovacija.