Un nuevo sistema convierte ondas de radio en imágenes 3D, permitiendo a los robots contar con una visión que supera ampliamente a la humana: logran ver con nitidez en condiciones de niebla, humo o escasa luminosidad, entre otros desafíos que les proponga el entorno. Además, un enfoque centrado en el aprendizaje automático les permite progresar en sus reconocimientos, logrando distinguir los objetos por sus características.
Investigadores de la Universidad de Pensilvania, en Estados Unidos, han creado un nuevo sistema denominado PanoRadar, que brinda increíbles capacidades de visión a los robots: al transformar las ondas de radio en imágenes tridimensionales, hace posible que puedan ver con precisión a pesar de distintos obstáculos, como por ejemplo condiciones climáticas adversas. El sistema fue presentado en un estudio preparado especialmente para la Conferencia Internacional sobre Computación Móvil y Redes (MobiCom 2024).
PanoRadar aprovecha las ondas de radio y la Inteligencia Artificial (IA) para permitir que los robots naveguen en los entornos más desafiantes, como edificios llenos de humo o carreteras con niebla, entre otras condiciones adversas. El aprendizaje automático aplicado facilita además que los dispositivos optimicen su rendimiento con el paso del tiempo y la superación de diversas pruebas.
Un “faro” para la visión sobrehumana
En líneas generales, el sistema de percepción para robots se basa en un sensor que funciona como un “faro”, que escanea el horizonte y el entorno sobre el cual actuarán los dispositivos. Se trata de una matriz vertical giratoria de antenas: mientras van girando, estas antenas envían ondas de radio y perciben sus ecos en el ambiente, como hacen los murciélagos para ubicarse en la oscuridad.
La naturaleza ha demostrado que la visión no tiene que estar limitada por el acceso a la luz: diversos organismos han desarrollado formas de percibir su entorno con escasa o nula luminosidad. Además de los murciélagos, otro ejemplo son los tiburones: pueden cazar detectando los campos eléctricos emitidos por los movimientos de sus presas.
Se sabe que las ondas de radio pueden penetrar mejor el humo y la niebla que las ondas de luz, e incluso permiten “ver” a través de determinados materiales. Todas estas capacidades de visión sobrehumana son las que aporta el nuevo sistema a los robots, que habitualmente estaban limitados a cámaras o mecanismos de radar, cuyo funcionamiento en condiciones complejas es muy básico y solo permite obtener imágenes de baja resolución.
El aporte de la IA es vital
“Nuestra idea inicial fue combinar lo mejor de ambas modalidades de detección: la robustez de las señales de radio, que son resistentes a la niebla y otros entornos desafiantes, y la alta resolución de los sensores visuales en condiciones óptimas”, explicó en una nota de prensa el investigador Mingmin Zhao, uno de los autores del estudio y responsables del nuevo sistema.
PanoRadar supera una simple estrategia de escaneo: mientras un faro únicamente ilumina diferentes áreas a medida que gira, el sistema desarrollado por los investigadores estadounidenses combina mediciones desde todos los ángulos de rotación para mejorar su resolución de imagen, gracias al aporte de la IA. La estrategia de rotación crea una matriz densa de puntos virtuales de medición, optimizando la resolución de imagen.
“La innovación clave está en cómo procesamos estas mediciones de ondas de radio. Nuestros algoritmos de procesamiento de señales y aprendizaje automático pueden extraer información 3D rica del entorno, mejorando la visión de los robots en todo tipo de condiciones”, concluyó Zhao en el comunicado.
Referencia
Enabling Visual Recognition at Radio Frequency. Haowen Lai et al. ACM MobiCom (2024). DOI:https://doi.org/10.1145/3636534.3649369
