Briciole di pane



Droni abilitati con la Tecnologia RFID per migliorare la Tracciabilità del Magazzino

01 Settembre 2017 <<MIT>> I tag con tecnologia RFID dovevano rivoluzionare la gestione della supply chain. I tag a basso costo e privi di batterie, che ricevono energia in modalità wireless dagli scanner e poi trasmettono i numeri di identificazione, consentono ai responsabili del magazzino di registrare l'inventario in modo molto più efficiente rispetto a quanto potrebbero fare leggendo e registrando manualmente i numeri delle scatole.

Ma la scala delle moderne operazioni di vendita al dettaglio rende inefficiente anche la scansione tramite RFID. Walmart, ad esempio, ha riferito che nel 2013 ha perso 3 miliardi di dollari in entrate a causa di discordanze tra i suoi registri d'inventario e le sue scorte effettive. Anche con la tecnologia RFID, per un singolo grande negozio al dettaglio possono servire tre mesi per effettuare un inventario completo, il che significa che spesso le discrepanze non vengono scoperte fino a quando non vengono segnalate da una richiesta del cliente.

I ricercatori del MIT hanno ora sviluppato un sistema che permette ai droni di leggere i tag RFID a decine di metri di distanza, identificando le posizioni dei tag con un errore medio di circa 19 centimetri. I ricercatori prevedono che il sistema possa essere utilizzato in grandi magazzini sia per il monitoraggio continuo, per prevenire i disallineamenti dell'inventario, sia per la localizzazione dei singoli articoli, in modo che i dipendenti possano soddisfare le richieste dei clienti in modo rapido e affidabile.

La sfida centrale nella progettazione del sistema era che, con l'attuale stato di navigazione autonoma, gli unici droni abbastanza sicuri per volare all'interno di una distanza ravvicinata agli esseri umani sono piccoli droni leggeri con rotori in plastica, che non causerebbero lesioni in caso di collisione. Ma quei droni sono troppo piccoli per portare con sé lettori RFID che possano leggere ad una distanza di oltre pochi centimetri.

I ricercatori hanno raccolto questa sfida utilizzando i droni per ritrasmettere i segnali emessi da un lettore RFID standard. Ciò non solo risolve il problema della sicurezza, ma significa anche che i droni potrebbero essere utilizzati insieme ai sistemi esistenti di inventario RFID, senza la necessità di nuovi tag, lettori o software di lettura.

"Tra il 2003 e il 2011, l'esercito statunitense ha perso 5,8 miliardi di dollari di forniture nei suoi magazzini", dice Fadel Adib, Sony Corporation Career Development Assistant Professor of Media Arts and Sciences, il cui gruppo al MIT Media Lab ha sviluppato il nuovo sistema. "Nel 2016, la U.S. National Retail Federation ha riferito che la contrazione - perdita di articoli nei negozi - si è attestata in media intorno ai 45,2 miliardi di dollari l'anno. Consentendo ai droni di trovare e localizzare oggetti e attrezzature, questa ricerca fornirà un progresso tecnologico fondamentale per risolvere questi problemi".

I ricercatori del MIT descrivono il loro sistema, soprannominato RFly, in un documento che hanno presentato questa settimana alla conferenza annuale dell’Association for Computing Machinery's Special Interest Group on Data Communications. Adib è l’autore senior del documento, a cui si è unito Yunfei Ma, postdoc del Media Lab, e Nicholas Selby, laureato in ingegneria meccanica presso il MIT.

CAMBIO DI FASE
Il relè dei segnali RFID e il loro utilizzo per determinare le posizioni dei tag pone alcuni problemi di elaborazione del segnale. Uno è che, poiché l'etichetta RFID è alimentata senza fili dal lettore, il lettore e l'etichetta trasmettono simultaneamente alla stessa frequenza. Un sistema a relè aggiunge un'altra coppia di trasmissioni simultanee: due tra il relè e il tag e due tra il relè e il lettore. Si tratta di quattro trasmissioni simultanee alla stessa frequenza, tutte interferenti tra loro.

Questo problema è aggravato dall'esigenza che il sistema determini la posizione dell'etichetta RFID. Il sistema di localizzazione utilizza una variante su un dispositivo chiamato array di antenne. Se più antenne sono raggruppate insieme, una trasmissione di segnale verso di esse ad angolo raggiunge ogni antenna con un tempo leggermente diverso. Ciò significa che i segnali rilevati dalle antenne saranno leggermente fuori fase: i bassi e gli alti delle loro onde elettromagnetiche non coincideranno perfettamente. Da queste differenze di fase, il software può dedurre l'angolo di trasmissione e quindi la posizione del trasmettitore.

Il drone è troppo piccolo per trasportare un array di antenne, ma è in continuo movimento, così le letture che richiede in tempi diversi sono anche prese da luoghi diversi, simulando gli elementi multi-antenna di un array.

Di solito, per combattere le interferenze, il drone decodifica digitalmente la trasmissione che riceve dal tag e la ricodifica per trasmetterla al lettore. Ma in questo caso, i ritardi imposti dal processo di codifica della decodifica cambierebbero le fasi relative dei segnali, rendendo impossibile la misurazione precisa della posizione.

QUADRO DI RIFERIMENTO
A questo punto, tuttavia, rimane ancora un altro problema. Poiché il drone è in movimento, lo spostamento di fase dei segnali che raggiungono il lettore deriva non solo dalla posizione del drone rispetto all'etichetta RFID, ma anche dalla sua posizione rispetto al lettore. Sulla base del solo segnale ricevuto, il lettore non ha modo di dire quanto ciascuno di questi due fattori abbia contribuito allo sfasamento totale.

Così i ricercatori del MIT hanno equipaggiato anche ciascuno dei loro droni con un proprio tag RFID. Un drone alterna tra il ritrasmettere il segnale del lettore ad un elemento etichettato e semplicemente lasciare che il proprio tag rifletta il segnale indietro, in modo che il lettore possa stimare il contributo del drone al passaggio di fase totale e rimuoverlo.

In esperimenti condotti nel Media Lab che coinvolgevano oggetti etichettati, molti dei quali nascosti intenzionalmente per approssimare le condizioni della merce imballata in pile su scaffali di magazzino, il sistema è stato in grado di localizzare le etichette con una precisione di 19 centimetri, estendendo la portata del lettore dieci volte in tutte le direzioni, o cento volte cumulativamente. I ricercatori stanno attualmente conducendo una seconda serie di esperimenti nel magazzino di un importante rivenditore del Massachusetts.

"I relè vengono utilizzati nelle comunicazioni da molto tempo, anche per portare le reti nelle zone rurali", dice Swarun Kumar, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica all'Università Carnegie Mellon. "Ciò che cambia qui è che una delle estremità è senza batteria, e vogliono tracciare e localizzare il dispositivo senza batteria, il che richiede misurazioni coerenti con le fasi. Questi insieme rendono il problema abbastanza impegnativo. Questo è ciò che penso sia la novità concettuale in questo lavoro. Prevedo che ci potrebbero essere molte più applicazioni del solo problema di tracciamento dell'inventario - che in sé è molto importante".

Articolo tradotto da:
MIT

Video:
YouTube

Topic:
RFID, Transport & Logistics

 

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