Ρομποτικά Σμήνη Βοηθούν τα Αυτόνομα Οχήματα να Αποφεύγουν Συντριβές

Η πρώτη προτεραιότητα για τις εταιρείες που αναπτύσσουν αυτόνομα οχήματα είναι να μπορέσουν να πλοηγηθούν με ασφάλεια και να αποφύγουν συντριβές ή να προκαλέσουν συμφόρηση. Το Πανεπιστήμιο Northwestern έχει φέρει αυτή την πραγματικότητα ένα βήμα πιο κοντά με την ανάπτυξη του πρώτου αποκεντρωμένου αλγορίθμου με εγγύηση ελεύθερου συναψίματος και απαλλαγμένου από αδιέξοδα.

Ο αλγόριθμος δοκιμάστηκε από τους ερευνητές σε μια симуляση 1.024 ρομποτών, καθώς και σε ένα σμήνος 100 πραγματικών ρομποτών στο εργαστήριο. Μέσα σε ένα λεπτό, οι ρομποτές μπόρεσαν να συγκεντρωθούν με ασφάλεια, αποτελεσματικά και να σχηματίσουν einen προκαθορισμένο σχήμα σε λιγότερο από ένα λεπτό.

Ο Michael Rubenstein του Πανεπιστημίου Northwestern ηγήθηκε της μελέτης. Είναι ο καθηγητής Lisa Wissner-Slivka και Benjamin Slivka στην Σχολή Μηχανικής του Πανεπιστημίου Northwestern.

«Εάν έχετε πολλά αυτόνομα οχήματα στο δρόμο, δεν θέλετε να συγκρουστούν μεταξύ τους ή να μπλοκαριστούν σε ένα αδιέξοδο», είπε ο Rubenstein. «Κατανοώντας πώς να ελέγξουμε τα ρομποτικά σμήνη μας για να σχηματίσουν σχήματα, μπορούμε να κατανοήσουμε πώς να ελέγξουμε στόλους αυτόνομων οχημάτων καθώς αλληλεπιδρούν μεταξύ τους».

Το έγγραφο πρόκειται να δημοσιευθεί στο περιοδικό IEEE Transactions on Robotics αυτού του μήνα.

Υπάρχει ένα πλεονέκτημα στη χρήση ενός σμήνους μικρών ρομποτών σε σύγκριση με ένα μεγάλο ρομποτικό ή ένα σμήνος που οδηγείται από ένα ρομποτικό. Δεν υπάρχει κεντρικός έλεγχος. Ο κεντρικός έλεγχος μπορεί να γίνει ένας σημαντικός λόγος αποτυχίας, και ο αποκεντρωμένος αλγόριθμος του Rubenstein λειτουργεί ως εφεδρική λύση.

«Εάν το σύστημα είναι κεντρικό και ένα ρομποτικό σταματήσει να λειτουργεί, τότε το σύνολο του συστήματος αποτυγχάνει», είπε ο Rubenstein. «Σε ένα αποκεντρωμένο σύστημα, δεν υπάρχει ηγέτης που να λέει σε όλα τα άλλα ρομποτικά τι να κάνουν. Κάθε ρομποτικό λαμβάνει τις δικές του αποφάσεις. Εάν ένα ρομποτικό αποτυγχάνει σε ένα σμήνος, το σμήνος μπορεί ακόμα να ολοκληρώσει την εργασία».

Για να αποφευχθούν οι συντριβές και οι συμφόρησεις, τα ρομποτικά συντονίζονται μεταξύ τους. Ο χώρος κάτω από τα ρομποτικά λειτουργεί ως πλέγμα για τον αλγόριθμο, και κάθε ρομποτικό είναι επίγνωστο της θέσης του στο πλέγμα λόγω τεχνολογίας παρόμοιας με το GPS.

Πριν από την κίνηση από einen σημείο σε ένα άλλο, κάθε ρομποτικό βασίζεται σε αισθητήρες για να επικοινωνήσει με τα άλλα. Κάνοντας αυτό, μπορεί να καθορίσει εάν τα άλλα σημεία στο πλέγμα είναι κενά ή κατειλημμένα.

«Τα ρομποτικά αρνούνται να μετακινηθούν σε ένα σημείο μέχρι να είναι ελεύθερο και μέχρι να γνωρίζουν ότι κανένα άλλο ρομποτικό δεν μετακινείται στο ίδιο σημείο», είπε ο Rubenstein. «Είναι προσεκτικά και κρατούν einen χώρο μπροστά τους».

Τα ρομποτικά μπορούν να επικοινωνήσουν μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα σχήμα, και αυτό είναι δυνατό λόγω της μυωπίας των ρομποτικών.

«Κάθε ρομποτικό μπορεί να αισθανθεί μόνο τρεις ή τέσσερις από τους πλησιέστερους γείτονες του», εξήγησε ο Rubenstein. «Δεν μπορούν να δουν σε όλο το σμήνος, το οποίο καθιστά πιο εύκολη την κλιμάκωση του συστήματος. Τα ρομποτικά αλληλεπιδρούν τοπικά για να λαμβάνουν αποφάσεις χωρίς παγκόσμια πληροφορία».

100 ρομποτικά μπορούν να συντονιστούν για να σχηματίσουν ένα σχήμα μέσα σε ένα λεπτό, σε σύγκριση με την ώρα που χρειαζόταν σε κάποιες προηγούμενες προσεγγίσεις. Ο Rubenstein θέλει ο αλγόριθμος του να χρησιμοποιηθεί και σε αυτόνομα οχήματα και σε αυτοματοποιημένα αποθήκες.

«Μεγάλες εταιρείες έχουν αποθήκες με εκατοντάδες ρομποτικά που εκτελούν εργασίες παρόμοιες με αυτές που κάνουν τα ρομποτικά μας στο εργαστήριο», είπε. «Χρειάζονται να βεβαιωθούν ότι τα ρομποτικά τους δεν θα συγκρουστούν αλλά θα κινηθούν όσο το δυνατόν πιο γρήγορα για να φτάσουν στο σημείο όπου θα δώσουν ένα αντικείμενο σε ένα άνθρωπο».