Finding and Navigating to Household Objects with UHF RFID Tags by Optimizing RF Signal Strength

©2014 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.Presented at the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2014), 14-18 September 2014, Chicago, IL.DOI: 10.1109/IROS.2014.6942914We address the challenge of finding and navigating to an object with an attached ultra-high frequency radio- frequency identification (UHF RFID) tag. With current off-the- shelf technology, one can affix inexpensive self-adhesive UHF RFID tags to hundreds of objects, thereby enabling a robot to sense the RF signal strength it receives from each uniquely identified object. The received signal strength indicator (RSSI) associated with a tagged object varies widely and depends on many factors, including the object’s pose, material prop- erties and surroundings. This complexity creates challenges for methods that attempt to explicitly estimate the object’s pose. We present an alternative approach that formulates finding and navigating to a tagged object as an optimization problem where the robot must find a pose of a directional antenna that maximizes the RSSI associated with the target tag. We then present three autonomous robot behaviors that together perform this optimization by combining global and local search. The first behavior uses sparse sampling of RSSI across the entire environment to move the robot to a location near the tag; the second samples RSSI over orientation to point the robot toward the tag; and the third samples RSSI from two antennas pointing in different directions to enable the robot to approach the tag. We justify our formulation using the radar equation and associated literature. We also demonstrate that it has good performance in practice via tests with a PR2 robot from Willow Garage in a house with a variety of tagged household objects

Object localization with RFID technology

In this work we analyse the approaching of a mobile robot using RFID (Radio Frequency Identification) Technology with the purpose of finding and navigating towards RFID tags without visual object detection. The aim is the evaluation of ROS to provide the means to allow a mobile robot to approach to RFID tags, using a radiofrequency antenna as a transmitter/receptor element of signals. As part of this system the robot emits radiofrequency signals searching for a particular RFID tag, and then it is approached towards the particular RFID tag until the signal strength was maximized, it means that the object was localized and captured. The approach has been tested using two different algorithms which work together: - Linear search. - Advanced search. All the code and tests of this project are based to work with one antenna. On one hand it means simplicity, but on the other hand it can mean a lack of precision.En este proyecto se pone en práctica la tecnología RFID (Radio Frequency Identification) con el propósito de localización y aproximación de un robot móvil hacia una etiqueta RFID fijada en un objeto sin utilizar detección visual. El objetivo es utilizar ROS (Robot Operating System) para lograr que un robot móvil se acerque a las etiquetas RFID, utilizando una antena RF como elemento TX/ RX. El robot emite señales RF en busca de una etiqueta RFID en particular. Tras hallar la etiqueta RFID deseada se comienza a realizar la maniobra de aproximación hasta superar cierto umbral de potencia de señal recibida, RSSI (Received Signal Strengh Indicator), especificado por parámetro. Este proyecto funciona con una sola antena. Esto significa simplicidad, pero por otro lado, cierta falta de precisión.Ingeniería de Telecomunicació

A New Vision for Smart Objects and the Internet of Things: Mobile Robots and Long-Range UHF RFID Sensor Tags

Abstract-We present a new vision for smart objects and the Internet of Things wherein mobile robots interact with wirelessly-powered, long-range, ultra-high frequency radio frequency identification (UHF RFID) tags outfitted with sensing capabilities. We explore the technology innovations driving this vision by examining recently-commercialized sensor tags that could be affixed-to or embedded-in objects or the environment to yield true embodied intelligence. Using a pair of autonomous mobile robots outfitted with UHF RFID readers, we explore several potential applications where mobile robots interact with sensor tags to perform tasks such as: soil moisture sensing, remote crop monitoring, infrastructure monitoring, water quality monitoring, and remote sensor deployment

Sistema de búsqueda de objetos con UHF RFID en bodegas de almacenamiento, para mejorar los procesos logísticos en el departamento del Atlántico

La implementación de los sistemas de identificación por radiofrecuencia (RFID) UHF ha estado incrementando en los últimos años. Estos sistemas son considerados tecnología de alto impacto en aplicaciones del sector logístico, particularmente en la gestión, seguimiento y control de inventarios. Perder productos durante el almacenamiento retrasa los procesos logísticos, incrementan los tiempos de entrega, genera molestia en los clientes, sobrecostos en la utilización del talento humano y pérdidas en la utilidad de la empresa. En esta investigación se propone un método empírico simple que permite buscar objetos etiquetados con RFID en bodegas de almacenamiento, utilizando variables como el indicador de señal recibido (RSSI - Received Signal Strength Indicator) y la tasa de lectura (TL). Con la implementación del método se logró determinar la dirección de la etiqueta en el plano de azimuth y elevación de la antena. Con la variable RSSI se logró un error en la dirección de la etiqueta de 9.1° en azimuth y 9.9° en elevación. Por otro lado, con la TL se logró una precisión de 13.1° en azimuth y 13.8° en elevación. En el trabajo también se desarrolló una plataforma stand-alone que en conjunto con el método propuesto, permite mejorar las tareas de búsqueda de objetos perdidos en bodegas de micros, pequeñas, medianas y grandes empresas. Los resultados indican que del total de búsquedas realizadas en el laboratorio de Logística del Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidad del Norte, el 96% de las etiquetas fueron encontradas. Con la detección de la etiqueta, el sistema realiza el proceso de búsqueda en 4.99 minutos con la variable RSSI y 7.77 minutos con TL.MaestríaMagister en Ingeniería Electrónic