En forskargrupp vid NYU Tandon School of Engineering, med stöd av National Science Foundations National Robotics Initiative 2.0, bygger grunden för ett trådlöst system som drar fördel av supersnabb femte generationens (5G) trådlös kommunikation för att lägga ut en mobil robots artificiella intelligens (AI) funktioner till kantmolnet – servern i molnet närmast roboten.

Samarbetspartnerna, som alla är medlemmar av fakulteten vid NYU Tandons berömda NYU WIRELESS center för telekommunikationsforskning, kommer att designa manipulations- och rörelsealgoritmer som tar itu med några viktiga tekniska hinder för att göra 5G-nätverk till en hållbar brygga mellan robot och server.

Att flytta AI-kapacitet från roboten till en fjärrserver erbjuder lockande driftsfördelar, som att låta robotar uppfatta miljön, utföra komplexa operationer, och fatta beslut självständigt, allt utan att ådra sig stora energi- och viktkostnader från beräknings- och kraftgenereringsutrustning ombord.

Bestående av Ludovic Righetti, professor vid institutionerna för elektro- och datateknik samt maskin- och rymdteknik; och Siddharth Garg, Sundeep Rangan och Elza Erkip, professorer vid institutionen för elektro- och datateknik, teamet kommer att fokusera på att lösa frågor om tillförlitlighet, säkerhet för robotdrift under kommunikationsförsämring, och skalbarhet till multirobotsystem.

Samarbetet tillför expertis inom robotik (Righetti), datorarkitektur och beräkningar (Garg), trådlösa nätverk (Rangan och Erkip), och informationsteori (Erkip). Righetti, en nyanställning på Tandon, kommer att leda projektet.

"Målet är att designa algoritmer som optimalt fördelar beräkningar mellan robotar och molnet för garanterad säker robotdrift, sa Erkip.

Rangan förklarade att medan molnrobotik länge har setts som ett sätt att avlasta strömförbrukande beräkningar, den har förblivit svårfångad för realtidsuppfattning och kontroll på grund av begränsad bandbredd och hög latens för trådlösa kommunikationssystem. Han förklarade att problemet förvärras av behovet av att stödja de bandbreddskrävande video- och LIDAR-systemen som vanligtvis används på robotar idag.

"5G-system erbjuder potential för mycket högre datahastigheter, men molnrobotik i realtid är fortfarande utmanande, ", sa han. "En särskild svårighet är att 5G-kommunikation som använder millimetervågsbanden (mmWave) är mycket känsliga för blockering. Som ett resultat, länkar kan ha höga toppdatahastigheter, men kan bara vara tillfälligt tillgänglig."

Projektet överväger olika aspekter av dessa utmaningar, inklusive 5G-kanalmodellering i robotscenarier, dynamisk uppdelning av uppgifter mellan molnet och roboten, och utvecklingen av nya kontrollalgoritmer som kan utnyttja höghastighetslänkar när de är tillgängliga – men som också fungerar när länkar är blockerade.

"Det slutliga målet är att hjälpa utvecklingen av lättvikts, autonom, molnansluten robotik, sa Righetti, lägga till att uppsökande aktiviteter – inklusive att erbjuda teamets algoritmer gratis – kommer att vara en viktig aspekt av att demonstrera de unika funktionerna hos 5G-aktiverade robotsystem. "Vi sänker inträdesbarriärerna för forskare och industrier som vill utnyttja 5G-aktiverad robotik genom att distribuera de algoritmer vi utvecklar genom öppen källkod och till industriella partners via NYU WIRELESS."

Han förklarade att arbetet kommer att omfatta utveckling av läroplanen baserad på forskningen. "Detta initiativ kommer att bidra till utbildningen av studenter på grundnivå och forskarnivå, faktiskt, vi erbjuder övervakade projekt med möjlighet att arbeta direkt på toppmoderna experimentplattformar."