5G trådløs til at forbinde robotter på jorden til AI i skyen

Et forskerhold ved NYU Tandon School of Engineering, med støtte fra National Science Foundations National Robotics Initiative 2.0, bygger grundlaget for et trådløst system, der udnytter superhurtig femte-generations (5G) trådløs kommunikation til at outsource en mobil robots kunstige intelligens (AI) funktioner til kantskyen – serveren i skyen tættest på robotten.

Samarbejdspartnerne, som alle er medlemmer af fakultetet for NYU Tandons berømte NYU WIRELESS center for telekommunikationsforskning, vil designe manipulations- og bevægelsesalgoritmer, der adresserer nogle vigtige tekniske forhindringer for at gøre 5G-netværk til en levedygtig bro mellem robot og server.

At skifte AI-kapaciteter fra robotten til en ekstern server giver fristende driftsmæssige fordele, såsom at tillade robotter at opfatte miljøet, udføre komplekse operationer, og træffe beslutninger selvstændigt, alt sammen uden at pådrage sig store energi- og vægtomkostninger fra indbygget beregnings- og elproduktionsudstyr.

Bestående af Ludovic Righetti, professor i afdelingerne for elektro- og computerteknik og maskin- og rumfartsteknik; og Siddharth Garg, Sundeep Rangan og Elza Erkip, professorer ved Institut for Elektro- og Computerteknik, holdet vil fokusere på at løse problemer med pålidelighed, sikkerhed ved robotdrift under kommunikationsforringelse, og skalerbarhed til multi-robotsystemer.

Samarbejdet bringer ekspertise inden for robotteknologi (Righetti), computerarkitektur og beregning (Garg), trådløse netværk (Rangan og Erkip), og informationsteori (Erkip). Righetti, en ny ansættelse hos Tandon, vil lede projektet.

"Målet er at designe algoritmer, der optimalt distribuerer beregninger mellem robotter og skyen for garanteret sikker robotdrift, sagde Erkip.

Rangan forklarede, at selvom cloud-robotik længe har været set som en måde at aflaste strømforbrugende beregninger, det er forblevet uhåndgribeligt for realtidsopfattelse og kontrol på grund af begrænset båndbredde og høj latenstid for trådløse kommunikationssystemer. Han forklarede, at problemet forværres af behovet for at understøtte de båndbreddekrævende video- og LIDAR-systemer, der almindeligvis bruges på robotter i dag.

"5G-systemer giver mulighed for langt højere datahastigheder, men real-time cloud-robotik er fortsat udfordrende, " sagde han. "En særlig vanskelighed er, at 5G-kommunikation ved hjælp af millimeterbølgebåndene (mmWave) er meget modtagelige for blokering. Som resultat, links kan have høje spidsdatahastigheder, men er muligvis kun tilgængelig med mellemrum."

Projektet overvejer forskellige aspekter af disse udfordringer, herunder 5G-kanalmodellering i robotscenarier, dynamisk opdeling af opgaver mellem skyen og robotten, og udviklingen af ​​nye kontrolalgoritmer, der kan udnytte højhastighedslinks, når de er tilgængelige - men som også fungerer, når links er blokeret.

"Det ultimative mål er at hjælpe udviklingen af ​​letvægts, autonom, sky-forbundet robotteknologi, " sagde Righetti, tilføjer, at opsøgende aktiviteter – herunder at tilbyde holdets algoritmer gratis – vil være et vigtigt aspekt af at demonstrere de unikke muligheder i 5G-aktiverede robotsystemer. "Vi sænker adgangsbarriererne for forskere og industrier, der søger at udnytte 5G-aktiveret robotteknologi ved at distribuere de algoritmer, vi udvikler gennem open source og til industrielle partnere via NYU WIRELESS."

Han forklarede, at arbejdet vil omfatte udvikling af læseplaner baseret på forskningen. "Dette initiativ vil bidrage til uddannelsen af ​​bachelor- og kandidatstuderende; faktisk, vi tilbyder superviserede projekter med mulighed for at arbejde direkte på state-of-the-art eksperimentelle platforme."