Инженеры из Пенсильванского университета (США) разработали систему HoloRadar, которая позволяет роботам обнаруживать объекты и людей за пределами прямой видимости. Это открывает новые возможности для автономных роботов и беспилотных транспортных средств.
Как роботы «видят» за углом
В отличие от привычных камер и лидаров, которые фиксируют только прямую линию видимости, HoloRadar использует радиоволны. Сигналы отражаются от стен, пола и потолка, превращая обычные поверхности в «зеркала» для волн. Робот улавливает отраженные сигналы и восстанавливает 3D-сцену скрытых объектов.
«Роботам и беспилотным транспортным средствам необходимо видеть дальше того, что находится непосредственно перед ними. Эта способность позволяет принимать более безопасные решения в режиме реального времени», — говорит Минмин Чжао, доцент кафедры компьютерных и информационных наук.
Радиоволны имеют большую длину по сравнению со светом, из-за чего они меньше зависят от мелких неровностей поверхностей. Это свойство делает их идеальными для восстановления сцены вне прямой видимости.
«Стены, полы и потолки становятся зеркалами для радиосигналов, которые отражаются предсказуемо», — поясняет аспирант Хаовэнь Лай.
Искусственный интеллект решает сложные задачи
Главная проблема — многократные отражения радиоволн. Один сигнал может вернуться к датчику через несколько путей, создавая сложную картину с дублирующимися отражениями. Чтобы распутать ее, команда использует алгоритмы ИИ, которые сочетают машинное обучение и физические модели.
На первом этапе алгоритм улучшает разрешение сигнала и выделяет отдельные отражения. Затем физическая модель «прокручивает» отражения назад, вычисляя реальное положение объектов, подобно тому, как человек различает настоящие предметы среди отражений в зеркальной комнате.
«Задача похожа на анализ комнаты, полной зеркал. Система учится понимать, где находятся реальные объекты», — объясняет Цзитун Лан, аспирант кафедры электротехники.
ИИ способен различать прямые и непрямые отражения, определять их физическое местоположение и восстанавливать скрытые детали сцены, включая людей и динамичные объекты.
Тестирование в реальных условиях
HoloRadar протестировали на мобильном роботе с колесной базой и сенсорной колонной. Испытания проводились в коридорах и на углах зданий. Система успешно восстанавливала расположение стен, дверей и скрытых людей, обеспечивая роботу данные для безопасного маневрирования.
Система не заменяет существующие датчики, такие как LiDAR, а дополняет их, предоставляя дополнительный уровень информации для оценки опасностей. Благодаря компактному сканеру HoloRadar подходит для использования в реальных условиях, работает в режиме реального времени и не требует контроля освещения.
Потенциал технологии
Разработчики планируют расширить использование HoloRadar на открытые пространства, где дистанции и условия сложнее, включая городские перекрестки. Технология также может быть полезна для складских роботов, поисково-спасательных машин и автономных транспортных средств, где раннее обнаружение препятствий критично.
«Наша долгосрочная цель — дать роботам возможность безопасно и интеллектуально работать в сложной среде, где ежедневно находятся люди», — заключает Чжао.
Инженеры сконструировали бионический глаз по образцу фасеточного зрения мух
Создан робот, который меняет пропорции тела, имитируя эволюцию животных
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram