مهندسين من جامعة بنسلفانيا (الولايات المتحدة الأمريكية) طورت نظام HoloRadar الذي يسمح للروبوتات باكتشاف الأشياء والأشخاص خارج نطاق رؤيتهم. وهذا يفتح إمكانيات جديدة للروبوتات ذاتية القيادة والمركبات ذاتية القيادة.

كيف “ترى” الروبوتات الزوايا

على عكس الكاميرات وأجهزة الليدار التقليدية، التي تلتقط خط الرؤية فقط، يستخدم HoloRadar موجات الراديو. وتنعكس الإشارات من الجدران والأرضيات والأسقف، لتحول الأسطح العادية إلى “مرايا” للأمواج. يكتشف الروبوت الإشارات المنعكسة ويعيد بناء مشهد ثلاثي الأبعاد للأشياء المخفية.

يقول مينمين تشاو، الأستاذ المساعد في علوم الكمبيوتر والمعلومات: “تحتاج الروبوتات والمركبات ذاتية القيادة إلى رؤية ما هو أبعد مما هو أمامها مباشرة. وتسمح هذه القدرة باتخاذ قرارات أكثر أمانًا في الوقت الفعلي”.

تتمتع موجات الراديو بطول موجي أطول من الضوء، مما يجعلها أقل تأثراً بالمخالفات السطحية الصغيرة. هذه الخاصية تجعلها مثالية لإعادة بناء المشهد خارج خط البصر.

“تصبح الجدران والأرضيات والأسقف مرايا لإشارات الراديو، والتي تنعكس بشكل يمكن التنبؤ به”، يوضح طالب الدراسات العليا هاوين لاي.

الذكاء الاصطناعي يحل المشاكل المعقدة

المشكلة الرئيسية هي الانعكاسات المتعددة لموجات الراديو. يمكن لإشارة واحدة أن تعود إلى المستشعر من خلال مسارات متعددة، مما يؤدي إلى إنشاء نمط معقد مع انعكاسات مكررة. ولحل هذه المشكلة، يستخدم الفريق خوارزميات الذكاء الاصطناعي التي تجمع بين التعلم الآلي ونماذج الفيزياء.

في المرحلة الأولى، تعمل الخوارزمية على تحسين دقة الإشارة واختيار الانعكاسات الفردية. ثم يقوم النموذج الفيزيائي بالتمرير مرة أخرى خلال الانعكاسات، ويحسب المواضع الفعلية للأشياء، تمامًا مثل الشخص الذي يميز الأشياء الحقيقية بين الانعكاسات في غرفة من المرايا.

يقول جيتونغ لان، وهو طالب دراسات عليا في قسم الهندسة الكهربائية: “إن المهمة تشبه تحليل غرفة مليئة بالمرايا. ويتعلم النظام فهم مكان وجود الأشياء الحقيقية”.

يستطيع الذكاء الاصطناعي التمييز بين الانعكاسات المباشرة وغير المباشرة، وتحديد موقعها الفعلي، وإعادة بناء التفاصيل المخفية في المشهد، بما في ذلك الأشخاص والأشياء الديناميكية.

اختبار العالم الحقيقي

تم اختبار HoloRadar على روبوت متنقل مزود بقاعدة عجلات وعمود استشعار. تم إجراء الاختبارات في الممرات وفي زوايا المبنى. نجح النظام في إعادة بناء موقع الجدران والأبواب والأشخاص المختبئين، مما يوفر للروبوت بيانات للمناورة الآمنة.

ولا يحل النظام محل أجهزة الاستشعار الموجودة مثل LiDAR، بل يكملها من خلال توفير طبقة إضافية من المعلومات لتقييم المخاطر. بفضل الماسح الضوئي المدمج، يعد HoloRadar مناسبًا للاستخدام في البيئات الحقيقية، ويعمل في الوقت الفعلي ولا يتطلب التحكم في الإضاءة.

إمكانات التكنولوجيا

ويخطط المطورون لتوسيع استخدام HoloRadar لفتح المساحات التي تكون فيها المسافات والظروف أكثر صعوبة، بما في ذلك التقاطعات الحضرية. ويمكن أن تكون هذه التكنولوجيا مفيدة أيضًا لروبوتات المستودعات، ومركبات البحث والإنقاذ، والمركبات ذاتية القيادة، حيث يعد الكشف المبكر عن العوائق أمرًا بالغ الأهمية.

ويختتم تشاو حديثه قائلاً: “إن هدفنا على المدى الطويل هو تمكين الروبوتات من العمل بأمان وذكاء في البيئات المعقدة التي يتواجد فيها الأشخاص كل يوم”.