RFID를 이용한 로봇의 속도와 정확도 개선

Turbotrack의 목적은 로봇의 협업과 정확도를 개선하는 것이다. 이 시스템은 RFID 태그를 이용하여 공간 내에서 물체를 식별하고 위치를 확인한다. 먼저 해결해야 할 과제는 속도와 정확도가 균형을 이루는 것이다.

 

시모네 캐퍼(Simone Käfer)

 

일반적으로 로봇은 센서나 카메라, 이미지 처리 시스템 등을 이용하여 방향을 잡는다. 하지만 인간의 시야처럼 그 능력은 제한적이고 한 눈에 파악하기 힘든 환경에서는 물체를 쉽게 놓칠 수도 있다. MIT 연구원들이 이런 상황을 보완하기 위해 Turbotrack라는 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 물체에 RFID 태그를 붙여, 송신기, 판독기에 무선 신호를 전송하고, 이 신호는 RFID와 RFID 근처에 있는 물체에 반사되어 판독기로 다시 되돌아온다. 이 알고리즘이 반사되는 모든 신호를 탐색하여 RFID 태그의 응답을 찾아낸다. 이후 최종 연산은 RFID 태그의 움직임을 이용해 위치 추적을 개선한다.

MIT연구원들은 이 시스템을 검증하기 위해 RFID 태그 하나를 잠금 장치에, 또 다른 하나는 병에 부착하였다. 첫 번째 로봇 암이 잠금 장치의 위치를 정하고 두 번째 로봇 암이 병 위에 부착한다. 또 다른 시연에서 연구원들은 RFID가 지원하는 나노 드론을 도킹과 방향 전환 및 비행 시에 추적하였다. 두 과제에서 이 시스템은 정확한 결과가 나왔고 종래의 이미지 처리 시스템과 유사한 속도를 보였다.    

 

벽을 통과하여 본다

Turbotrack은 이미지 처리에 실패하는 적용 사례에서도 기능한다. 연구원들에 따르면 RFID의 고주파 신호(HF)는 한 눈에 조망하기 힘든 환경에서도 벽을 통과하여 목표물을 식별할 수 있다고 한다. MIT Media Lab의 조교수이자 수석 연구원인 파델 아디브는 다음과 같이 설명하였다. „만일 HF 신호를 이미지 처리 시스템에 이용한다면, 로봇에게 인간적 수준이 아닌 초인간적 수준의 일을 시킬 수 있습니다.“ 또한 RFID 태그 비용이 저렴하기 때문에, 시스템을 경제적으로 확장시킬 수 있다. 또한 생산 현장에서 이 시스템을 활용해 로봇 암을 더욱 정밀하고 다양하게 조립 라인을 따라 품목을 기록하고 조립, 포장하는 데에 사용할 수 있다.

 

속도와 정밀성

속도와 정밀성을 조율하는 것은 매우 어려운 일이다. 움직이는 물체를 찾는 데는 수초의 시간이 걸릴 수 있다. 또한 속도를 높이면 시스템은 정확도를 잃을 수 있다. 이미지 형성 기술 연구원들은 정밀도와 속도를 동시에 달성하기 위해 이른바 „Super-Resolution Imaging“를 연구하였다. 이 시스템은 다양한 각도의 이미지를 결합하여 정교한 이미지를 얻을 수 있다. „움직이는 대상을 추적하면 더 많은 이미지를 얻을 수 있습니다. 정확도를 위해 이 움직임을 이용할 수 있으며, 이 시스템은 광대역 신호로 전송합니다.(파델 아디브) 연구원들은 „공간 시간 초고해상 알고리즘“을 개발하였다. RFID 태그가 있는 대상이 움직이면 신호 각도가 변한다. 이 시스템은 변하는 RFID 신호 거리를 다른 신호 거리와 지속적으로 비교햐여 3차원 공간에서 RFID 태그를 찾는다. 이 모든 것은 눈 깜짝할 사이에 일어난다.