Robots enjambre ayudan a los coches autónomos a evitar colisiones

La prioridad principal para las empresas que desarrollan vehículos autónomos es que puedan navegar de manera segura y evitar chocar o causar atascos de tráfico. La Universidad Northwestern ha acercado esa realidad un paso más con el desarrollo del primer algoritmo descentralizado con una garantía de colisión libre y bloqueo libre.

El algoritmo fue probado por los investigadores en una simulación de 1.024 robots, así como en un enjambre de 100 robots reales en el laboratorio. En menos de un minuto, los robots pudieron converger de manera fiable, segura y eficiente para formar una forma predeterminada.

Michael Rubenstein, de la Universidad Northwestern, lideró el estudio. Es el profesor Lisa Wissner-Slivka y Benjamin Slivka de Ciencias de la Computación en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern.

“Si tienes muchos vehículos autónomos en la carretera, no quieres que colisionen entre sí o se queden atascados en un bloqueo”, dijo Rubenstein. “Al entender cómo controlar nuestros robots enjambre para formar formas, podemos entender cómo controlar flotas de vehículos autónomos mientras interactúan entre sí”.

El artículo se publicará en la revista IEEE Transactions on Robotics a finales de este mes.

Hay una ventaja al utilizar un enjambre de pequeños robots en comparación con un robot grande o un enjambre liderado por un robot; no hay control centralizado. El control centralizado puede convertirse en una causa importante de fallo, y el algoritmo descentralizado de Rubenstein actúa como una medida de seguridad.

“Si el sistema es centralizado y un robot deja de funcionar, entonces todo el sistema falla”, dijo Rubenstein. “En un sistema descentralizado, no hay un líder que diga a los demás robots qué hacer. Cada robot toma sus propias decisiones. Si un robot falla en un enjambre, el enjambre todavía puede realizar la tarea”.

Para evitar colisiones y atascos, los robots se coordinan entre sí. El suelo bajo los robots actúa como una cuadrícula para el algoritmo, y cada robot es consciente de su posición en la cuadrícula gracias a la tecnología similar al GPS.

Antes de moverse de un lugar a otro, cada robot confía en sensores para comunicarse con los demás. Al hacerlo, puede determinar si otros espacios en la cuadrícula están vacíos o ocupados.

“Los robots se niegan a moverse a un lugar hasta que ese lugar esté libre y hasta que sepan que ningún otro robot se está moviendo hacia ese mismo lugar”, dijo Rubenstein. “Son cuidadosos y reservan un espacio con anticipación”.

Los robots pueden comunicarse entre sí para formar una forma, y esto es posible gracias a la miopía de los robots.

“Cada robot solo puede detectar a tres o cuatro de sus vecinos más cercanos”, explicó Rubenstein. “No pueden ver a través de todo el enjambre, lo que hace que sea más fácil escalar el sistema. Los robots interactúan localmente para tomar decisiones sin información global”.

100 robots pueden coordinarse para formar una forma en menos de un minuto, en comparación con la hora que tomó en algunos enfoques anteriores. Rubenstein quiere que su algoritmo se utilice tanto en vehículos autónomos como en almacenes automatizados.

“Las grandes empresas tienen almacenes con cientos de robots que realizan tareas similares a las que nuestros robots realizan en el laboratorio”, dijo. “Necesitan asegurarse de que sus robots no colisionen, pero se muevan lo más rápido posible para llegar al lugar donde eventualmente entregan un objeto a un ser humano”.