Los investigadores del MIT han desarrollado un sistema que permite a los zánganos pequeños, seguros y aéreos leer etiquetas RFID en grandes almacenes a una distancia de varios metros, identificando las ubicaciones de las etiquetas con un error promedio de unos 19 centímetros.
El sistema podría ahorrar a los minoristas miles de millones perdidos a través de registros de inventario defectuosos.
Se suponía que las etiquetas de identificación de radio frecuencia revolucionarían la gestión de la cadena de suministro. Las etiquetas baratas y sin batería, que reciben energía inalámbrica de los escáneres y luego difunden los números de identificación, permiten a los administradores de almacenes registrar el inventario mucho más eficientemente de lo que podrían leyendo números de caja y grabándolos manualmente.
Sin embargo, la escala de las operaciones modernas de venta al por menor hace que la identificación por radiofrecuencia (RFID) sea ineficiente. Walmart, por ejemplo, informó que en 2013 perdió $ 3 mil millones en ingresos debido a desajustes entre sus registros de inventario y sus acciones. Incluso con la tecnología RFID, puede llevar a una sola gran tienda al por menor tres meses para realizar una revisión completa del inventario, lo que significa que los desajustes a menudo no se descubren hasta que se exponen por una solicitud del cliente.
Los investigadores del MIT han desarrollado un sistema que permite a los zánganos pequeños, seguros y aéreos leer etiquetas RFID desde decenas de metros de distancia, identificando las ubicaciones de las etiquetas con un error promedio de unos 19 centímetros. Los investigadores prevén que el sistema podría ser utilizado en almacenes grandes para el monitoreo continuo, para evitar desajustes de inventario, y la ubicación de los artículos individuales, para que los empleados puedan satisfacer rápida y fiablemente las solicitudes de los clientes.
El desafío central en el diseño del sistema era que, con el estado actual de la navegación autónoma, los únicos drones lo suficientemente seguros como para volar a corta distancia de los humanos son pequeños y ligeros drones con rotores de plástico, que no causaría lesiones en caso de una colisión. Pero esos drones son demasiado pequeños para llevar lectores RFID con una gama de más de unos pocos centímetros.
Los investigadores resolvieron este desafío usando los drones para retransmitir las señales emitidas por un lector estándar de RFID. Esto no solo soluciona el problema de seguridad, sino que también significa que los drones podrían ser desplegados en conjunto con los sistemas de inventario RFID existentes, sin necesidad de nuevas etiquetas, lectores o software lector.
“Entre 2003 y 2011, el Ejército de los Estados Unidos perdió la pista de los 5.800 millones de dólares de suministros entre sus almacenes”, dice Fadel Adib, Profesor Asistente de Desarrollo de Carreras de Sony Corporation de Media Arts and Sciences, cuyo grupo en el MIT Media Lab desarrolló el nuevo sistema. “En 2016, la Federación Nacional de Minoristas de los Estados Unidos informó que la reducción de la pérdida de artículos en las tiendas minoristas era de alrededor de 45.200 millones de dólares anuales. Al permitir a los drones encontrar y localizar artículos y equipos, esta investigación proporcionará un avance tecnológico fundamental para resolver estos problemas “.
Los investigadores del MIT describen su sistema, denominado RFly, en un documento que presentaron esta semana en la conferencia anual del Grupo de Interés Especial sobre Comunicaciones de Datos de la Association for Computing Machinery. Adib es el autor principal en el papel, y él es ensamblado por Yunfei Ma, un postdoc en el laboratorio de los medios, y Nicholas Selby, estudiante graduado del MIT en la ingeniería mecánica.
Cambio de fase
La retransmisión de señales RFID y su uso para determinar las ubicaciones de las etiquetas plantean algunos problemas espinosos de procesamiento de señales. Una es que, debido a que la etiqueta RFID es accionada inalámbricamente por el lector, el lector y la etiqueta transmiten simultáneamente a la misma frecuencia. Un sistema de relevos añade otro par de transmisiones simultáneas: dos entre el relé y la etiqueta y dos entre el relé y el lector. Son cuatro transmisiones simultáneas a la misma frecuencia, todas interfiriendo entre sí.
Este problema se ve agravado por el requisito de que el sistema determine la ubicación de la etiqueta RFID. El sistema de localización-detección – o “localización” – usa una variación en un dispositivo llamado antena. Si varias antenas se agrupan juntas, una señal emitida hacia ellas en un ángulo alcanzará cada antena en un tiempo ligeramente diferente. Esto significa que las señales detectadas por las antenas estarán ligeramente fuera de fase: los canales y las crestas de sus ondas electromagnéticas no coincidirán perfectamente. A partir de esas diferencias de fase, el software puede deducir el ángulo de transmisión y, por lo tanto, la ubicación del transmisor.
El drone es demasiado pequeño para llevar una matriz de antenas, pero se mueve continuamente, por lo que las lecturas que toma en diferentes momentos también se toman en diferentes ubicaciones, simulando los múltiples elementos de antena de una matriz.
Normalmente, para combatir la interferencia, el drone descodificaría digitalmente la transmisión que recibe de la etiqueta y la volvería a codificar para su transmisión al lector. Pero en este caso, los retardos impuestos por el proceso de decodificación-codificación cambiarían las fases relativas de las señales, haciendo imposible medir con exactitud la ubicación.
Todos los sistemas de radio codifican información modulando una frecuencia de transmisión básica, usualmente desplazándola ligeramente hacia arriba y hacia abajo. Pero debido a que una etiqueta RFID no tiene una fuente de alimentación independiente, sus modulaciones son detectablemente más pequeñas que las del lector. Así que los investigadores del MIT idearon un filtro analógico que restara la frecuencia de transmisión base de las señales que llegan al lector y luego separa los componentes de baja frecuencia y alta frecuencia. El componente de baja frecuencia – la señal de la etiqueta – se vuelve a añadir a la frecuencia base.
Marco de referencia
En este punto, sin embargo, todavía queda otro problema. Debido a que el drone se está moviendo, el desplazamiento de fase de las señales que llegan al lector resulta no sólo de la posición del drone en relación con la etiqueta RFID, sino también de su posición con relación al lector. Basándose únicamente en la señal recibida, el lector no tiene manera de saber cuánto contribuyó cada uno de esos dos factores al cambio de fase total.
Así que los investigadores del MIT también equipar a cada uno de sus drones con su propia etiqueta RFID. Un zumbido alterna entre transmitir la señal del lector a un elemento etiquetado y simplemente dejar que su propia etiqueta refleje la señal de nuevo, de modo que el lector pueda estimar la contribución del drone al desplazamiento de fase total y eliminarlo.
En experimentos en el Laboratorio de Medios que involucraban objetos marcados, muchos de los cuales estaban intencionadamente ocultos para aproximar la condición de la mercancía amontonada en pilas en estanterías de almacén, el sistema fue capaz de localizar las etiquetas con 19 centímetros de precisión mientras amplía el alcance del lector Diez veces en todas las direcciones, o cien veces más. Los investigadores están llevando a cabo un segundo conjunto de experimentos en el almacén de un importante minorista de Massachusetts.
“Los relés se han utilizado en las comunicaciones durante mucho tiempo, incluso para llevar las redes a las zonas rurales”, dice Swarun Kumar, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Carnegie Mellon. “Lo que cambia aquí es que uno de los extremos está libre de baterías y quieren localizar el dispositivo sin baterías, lo que requiere medidas de fase consistentes. Estos juntos hacen el problema bastante desafiante. Eso es lo que creo es la novedad conceptual en este trabajo. Anticipo que podría haber muchas aplicaciones más que el problema de seguimiento de inventario – que en sí mismo es muy importante “.
Fuente: MIT