دانشمندان با استفاده از امواج رادیویی، بینایی فوق‌انسانی برای ربات‌ها توسعه دادند!
محققان دانشگاه پنسیلوانیا در حال توسعه رباتی با یک سیستم حسگری پیشرفته مبتنی بر امواج رادیویی هستند که می‌تواند به ماشین‌ها اجازه دهد تا از طریق دود، باران و حتی دور زوایا دید داشته باشند. این فناوری که تصاویر سه‌بعدی را با استفاده از امواج رادیویی ایجاد می‌کند، می‌تواند در عملیات‌های جستجو و نجات و امنیت کاربرد داشته باشد.
وقتی یکی از دانشجویان دانشگاه پنسیلوانیا آزمایشی را برای تست توانایی ربات در دیدن از طریق دود راه‌اندازی کرد، آنها ناگهان با صدای بلند زنگ خطر آتش‌سوزی مواجه شدند. مینگ مین ژائو، استاد دانشگاه، گفت: “کل ساختمان به صدا درآمد.” او افزود: “دانشجوی من به من زنگ زد. او بسیار شگفت‌زده شده بود.”
با وجود این مشکل جزئی، ژائو و تیمش در حال کار بر روی یک سیستم حسگری هستند که از امواج رادیویی برای کمک به ربات‌ها در درک محیط اطراف استفاده می‌کند. این سیستم به ربات‌ها اجازه می‌دهد تا در شرایطی که حسگرهای سنتی قادر به عملکرد نیستند، محیط را درک کنند. بر خلاف دوربین‌های نوری معمولی، لیدار یا حسگرهای مادون قرمز، امواج رادیویی می‌توانند از دود، باران شدید عبور کرده و اشیاء پنهان را شناسایی کنند.
تکنولوژی رادار برای دهه‌ها در ردیابی هواپیماها، کشتی‌ها و سیستم‌های آب و هوایی مورد استفاده قرار گرفته است، اما سیستم ژائو متفاوت است. ربات او مجهز به یک آرایه چرخان است که امواج رادیویی را در تمام جهات ارسال می‌کند. یک سیستم هوش مصنوعی (AI) درون‌بردی سپس داده‌ها را پردازش کرده و یک نمای سه‌بعدی از محیط را ایجاد می‌کند.
او توضیح داد: “آنچه ما تلاش می‌کنیم انجام دهیم، اساساً کمک به ربات‌ها برای به دست آوردن دید فراتر از انسان است – دیدن در سناریوهایی که چشم‌های انسان یا حسگرهای بصری سنتی نمی‌توانند ببینند.”
برخی از کاربردهای بالقوه این فناوری شامل عملیات‌های جستجو و نجات است، جایی که ربات‌ها می‌توانند در ساختمان‌های در حال سوختن حرکت کرده و بازماندگان را پیدا کنند. برای جلوگیری از زنگ‌های خطر کاذب، تیم اکنون آزمایش‌هایی را با استفاده از یک جعبه پلاستیکی شفاف پر از دود انجام می‌دهد.
امواج رادیویی، مانند نور مرئی، بخشی از طیف الکترومغناطیسی هستند، اما طول موج‌های بسیار بلندتری دارند. این ویژگی به آنها اجازه می‌دهد تا از ذرات کوچک، مانند آنهایی که در دود وجود دارند، عبور کنند بدون اینکه مسدود شوند. سیستم ژائو این انعکاس‌های امواج رادیویی را شناسایی و تفسیر می‌کند تا تصویری از محیط خود بسازد.
علاوه بر این، این فناوری ممکن است به ربات‌ها اجازه دهد تا دور زوایا “ببینند”. ژائو این را به یک سالن آینه‌ای تشبیه می‌کند، اما برای امواج رادیویی به جای نور مرئی.
فریدمن راینهاف، محقق دانشگاه روستوک در آلمان، که در این پروژه دخالت نداشته، این کار را “بسیار جالب و قابل توجه” خواند. او در سال 2017 و همکارانش نشان دادند که چگونه می‌توان از سیگنال‌های Wi-Fi برای دیدن به داخل اتاق‌های خصوصی استفاده کرد.
یکی از محدودیت‌های سیستم این است که آرایه چرخان دید همزمان 360 درجه را ارائه نمی‌دهد. راینهاف اشاره کرد که پردازش داده‌های قابل توجهی برای بهبود تصاویر مورد نیاز است.
ربات بر روی فرکانس‌های رادیویی میلی‌متری کار می‌کند، مشابه فرکانس‌های مورد استفاده در برخی شبکه‌های 5G. راینهاف گفت: “این احتمالاً بسیار جذاب است؛ این یک فناوری بسیار شناخته‌شده و ارزان است.” او افزود: “من قطعاً دوست دارم ببینم که یک ماشین خودران تنها بر اساس رادار حرکت می‌کند.”
با این حال، فابیو دا سیلوا، بنیان‌گذار و مدیر عامل شرکت Wavsens مستقر در ایالات متحده، پیشنهاد می‌کند که روش‌های جایگزینی وجود دارد. شرکت او یک الگوریتم توسعه داده است که اجازه می‌دهد حسگری آنی و مداوم بدون آنتن‌های چرخان انجام شود. او توضیح داد: “ما یک الگوریتم ایجاد کردیم که به شما اجازه می‌دهد تا تمام فضا را به‌صورت آنی و مداوم حس کنید تا نیازی به چرخاندن آنتن‌های ما نباشد.” سیستم او به‌طور مشابه با اکو لوکیشن کار می‌کند، امواج رادیویی را ارسال کرده و انعکاس‌های آنها را تفسیر می‌کند تا شکل اشیاء را تعیین کند.
فراتر از رباتیک، محققان در حال بررسی استفاده از امواج رادیویی برای شناسایی سلاح‌های پنهان و نقشه‌برداری از اتاق‌ها با شناسایی تغییرات در چیدمان آنها هستند. در آلمان، دانشمندان پیشنهاد کرده‌اند که از فناوری مبتنی بر امواج رادیویی برای نظارت بر ذخایر سلاح‌های هسته‌ای استفاده شود. آنها با اسکن یک سایت ذخیره‌سازی و مقایسه خوانش‌های بعدی، پیشنهاد می‌کنند که می‌توانند تشخیص دهند که آیا کلاهک‌ها جابجا شده‌اند یا خیر.
در همین حال، لوانا اولیویری در دانشگاه لاگبرو، در حال تحقیق بر روی امواج تراهرتز، بخشی متفاوت از طیف الکترومغناطیسی است. این امواج که بین امواج رادیویی و نور مرئی قرار دارند، پتانسیل تحلیل مواد و حتی شناسایی مواد خاص، از جمله داروها را دارند.
