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麻省理工學(xué)院研究人員結(jié)合RFID和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù),探討商業(yè)化之道

2021-05-18 11:00 RFID世界網(wǎng)
關(guān)鍵詞:RFID

導(dǎo)讀:麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)視覺及RFID技術(shù),使機(jī)器人能夠在復(fù)雜的環(huán)境中找到指定的物品,然后根據(jù)裝運(yùn)、分揀或制造的指令將其抓取并放置。

麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室(MIT Media Lab)的研究人員重點(diǎn)利用RFID技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù),使機(jī)器人能夠探索身處的環(huán)境,以便定位和移動(dòng)可能看不見的目標(biāo)物品。該機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行了多年的開發(fā)、模擬和測試,并利用機(jī)器學(xué)習(xí)更好地完成各類復(fù)雜的任務(wù)。

目前,該團(tuán)隊(duì)正計(jì)劃將這項(xiàng)研究商業(yè)化。

在尋求商業(yè)化過程中,研究人員一直在采訪潛在的客戶,并計(jì)劃一個(gè)可能的企業(yè)分拆。今年,該團(tuán)隊(duì)參與了由美國國家科學(xué)基金會牽頭的I-Corps項(xiàng)目,以確定潛在的贊助商并規(guī)劃出第一個(gè)產(chǎn)品。

麻省理工學(xué)院副教授、媒體實(shí)驗(yàn)室首席研究員法德爾·阿迪布(Fadel Adib)說:“這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)足夠成熟,可以將其從實(shí)驗(yàn)室?guī)氍F(xiàn)實(shí)世界?!?/p>

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該機(jī)器人系統(tǒng)的RFID部分采用了研究人員稱之為RF感知的技術(shù),包括現(xiàn)成的無源UHF RFID標(biāo)簽,以及安裝在機(jī)器人環(huán)境中的RFID閱讀器和專用天線。當(dāng)物品不可見時(shí),機(jī)器人利用RFID識別物品及其具體位置。數(shù)據(jù)分析軟件可以通過計(jì)算機(jī)視覺引導(dǎo)機(jī)器人關(guān)注自己面前的物品,確定需要移動(dòng)或?qū)Ш降奈锲?,并?jù)此采取相應(yīng)行動(dòng)。

研究人員說,這項(xiàng)技術(shù)可以用于制造商、零售商或倉庫的物品分類、揀選或放置。

該機(jī)器人的設(shè)計(jì)主要有兩種應(yīng)用方案。一是監(jiān)控貨物在倉庫中的移動(dòng),這些貨物需要根據(jù)客戶的訂單進(jìn)行挑選和包裝。傳統(tǒng)上,這需要員工在過道里來回移動(dòng),打開箱子,找到指定的物品,然后裝進(jìn)集裝箱里。有了RFID技術(shù),機(jī)器人可以識別指定的箱子或特定貨架上的物品,然后抓取該物品并確認(rèn)其放置位置。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是為了防止出錯(cuò),這意味著公司可以最大限度地降低由于發(fā)貨錯(cuò)誤而導(dǎo)致的退貨率。

二是用于固定區(qū)域內(nèi)復(fù)雜、擁擠的環(huán)境,例如對退回的貨物進(jìn)行分類處理的專用區(qū)域。這里的機(jī)器人可以設(shè)計(jì)用來對一堆產(chǎn)品進(jìn)行分類和識別,將不需要的或優(yōu)先級較低的物品移到一邊,然后取走它所尋找的標(biāo)記物品并放進(jìn)一個(gè)箱子里進(jìn)行裝運(yùn)。

阿迪布說,盡管許多公司使用機(jī)器人來識別和移動(dòng)貨物,但“我們關(guān)注的是最后一英里、最后一米,這是一個(gè)非常復(fù)雜的部分,需要識別并找到一個(gè)指定的物品”。

麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室研究助理、RF-Grasp項(xiàng)目的學(xué)生導(dǎo)師塔拉·博魯夏基(Tara Boroushaki)說,傳統(tǒng)上,機(jī)器人在擁擠的環(huán)境中很難定位和抓取物品。雖然計(jì)算機(jī)視覺可以幫助機(jī)器人了解眼前的東西,但如果它要找的貨物放在箱子里或被貨架上的另一個(gè)物體擋住,機(jī)器人的可靠性就會降低。

麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室四年來一直致力于RFID技術(shù),包括RFID和計(jì)算機(jī)視覺解決方案,例如創(chuàng)建用于機(jī)器人的高精度UHF RFID、用RFID創(chuàng)新檢測食品安全等。該實(shí)驗(yàn)室的TurboTrack系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在不到一厘米的范圍內(nèi)精確定位UHF RFID標(biāo)簽。

為了實(shí)現(xiàn)高精度定位,該系統(tǒng)至少使用了三個(gè)RFID天線,這些天線以800~900 MHz的頻率向UHF閱讀器發(fā)送短脈沖,UHF閱讀器則發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的902~928 MHz傳輸來詢問標(biāo)簽。然后,麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的軟件利用人工智能,根據(jù)每個(gè)標(biāo)簽對詢問和天線脈沖的反應(yīng)來識別其具體位置。

團(tuán)隊(duì)在TurboTrack上的早期開發(fā)促成了這一個(gè)最新的項(xiàng)目,即將機(jī)器學(xué)習(xí)用于計(jì)算機(jī)視覺和RFID,以幫助機(jī)器人像人類一樣定位物體。實(shí)驗(yàn)室測試的這套系統(tǒng)由一個(gè)機(jī)械臂和一只抓手組成,手腕上有一個(gè)攝像頭。博魯夏基說,在過去的一年中,實(shí)驗(yàn)室一直在模擬機(jī)器學(xué)習(xí),以便更好地管理數(shù)據(jù),從而確保機(jī)器人能夠以融合的方式分析RFID和視覺技術(shù)。

在典型部署中,機(jī)器人使用RFID識別目標(biāo)物體的位置,然后捕捉RGB-D(顏色和深度)圖像,創(chuàng)建一個(gè)基于攝像頭的3D環(huán)境模型。軟件將RFID定位與該模型融合,機(jī)械臂在抓取范圍內(nèi)移動(dòng)。它識別它所抓取的帶有RFID標(biāo)簽的物品,并將其移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢萌缓蠓畔隆?/p>

有了RFID,機(jī)器人可以知道它是否抓取了一個(gè)沒有標(biāo)簽的物品(因?yàn)槟繕?biāo)標(biāo)簽不會被認(rèn)為移動(dòng)了),也可以知道它是否抓錯(cuò)了物品(因?yàn)殄e(cuò)誤的RFID標(biāo)簽會移動(dòng))。機(jī)器人可以將它確定沒有目標(biāo)標(biāo)簽ID的任何物品放在一邊。

目前,許多公司都在尋找機(jī)器人定位商品的解決方案,以取代人類挑選和移動(dòng)商品的需要,且機(jī)器人將使操作更加高效和安全。博魯夏基說,問題是如何讓機(jī)器人找到它看不到的東西。她自2019年秋季以來一直主導(dǎo)這項(xiàng)工作,并于去年10月完成了該項(xiàng)目。

該實(shí)驗(yàn)室在COVID-19疫情期間首次測試了模擬環(huán)境,整個(gè)疫情隔離期長達(dá)4個(gè)月。博魯夏基說:“我們開發(fā)了一個(gè)系統(tǒng),可以避開障礙物,并模擬向目標(biāo)物體移動(dòng)?!彪S后研究人員在他們的機(jī)器人上測試了這個(gè)系統(tǒng),并發(fā)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)工具能良好地運(yùn)行。她補(bǔ)充說:“開發(fā)結(jié)合了運(yùn)行在真實(shí)系統(tǒng)上的模擬模型。”

該項(xiàng)目采用了Universal Robots的UR5機(jī)械臂,并結(jié)合了Intel攝像機(jī)。實(shí)驗(yàn)室使用了現(xiàn)成的RFID標(biāo)簽設(shè)計(jì)并構(gòu)建了其專用的RFID閱讀器系統(tǒng)。阿迪布報(bào)告稱,團(tuán)隊(duì)已開始與行業(yè)人士討論這項(xiàng)技術(shù),如Toppan Printing公司和一些服裝行業(yè)的主要用戶,這些用戶可能是主要受益者。下一步團(tuán)隊(duì)希望可以在真實(shí)世界進(jìn)行試點(diǎn)。

阿迪布說:“我們的商業(yè)化方案就像研究,它需要一種敏捷的方法來快速試驗(yàn)、迭代和適應(yīng)?!痹搱F(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì),這項(xiàng)技術(shù)將應(yīng)用于制造、零售和物流行業(yè),并最終應(yīng)用于消費(fèi)者家庭中。阿迪布補(bǔ)充說,疫情加速了機(jī)器人管理供應(yīng)鏈中貨物流動(dòng)的需求,同時(shí)也加快了滿足這些需求的技術(shù)開發(fā)。