Parviautomaattiset robotit auttavat itseajavia autoja välttämään törmäyksiä

Itseajavien ajoneuvojen kehittävien yritysten tärkein tavoite on, että ne voivat turvallisesti navigoida ja välttää törmäyksiä tai liikenteen ruuhkia. Northwestern-yliopisto on tuonut tämän todellisuuden yhden askeleen lähemmäksi kehittämällä ensimmäisen hajautetun algoritmin, jolla on törmäyksittä ja lukkiutumattoman takuu.

Tutkijat testasivat algoritmin 1 024 robotin simulaatiossa sekä 100 oikean robotin parvessa laboratoriossa. Alle minuutin kuluessa robotit pystyivät luotettavasti, turvallisesti ja tehokkaasti muodostamaan ennalta määrätyn muodon.

Northwesternin Michael Rubenstein johti tutkimusta. Hän on Lisa Wissner-Slivka ja Benjamin Slivkan professori tietojenkäsittelytieteessä Northwesternin McCormickin insinööritieteellisessä tiedekunnassa.

“Jos sinulla on monia itseajavia ajoneuvoja tiellä, et halua, että ne törmäisivät toisiinsa tai jäävät lukkoontuneiksi”, Rubenstein sanoi. “Ymmärtämällä, miten ohjata parviamme roboteja muodostamaan muotoja, voimme ymmärtää, miten ohjata itseajavia ajoneuvoja, kun ne vuorovaikuttavat toisiinsa.”

Tutkimus julkaistaan myöhemmin tällä kuulla IEEE Transactions on Robotics -julkaisussa.

On etua käyttää parvia pieniä roboteja yhden suuren robotin tai parven sijasta, jota johtaa yksi robotti; siinä on keskitetyn valvonnan puute. Keskitetty valvonta voi muodostua suureksi epäonnistumisen syystä, ja Rubensteinin hajautettu algoritmi toimii vikasuojuksena.

“Jos järjestelmä on keskitetty ja robotti lakkautuu toimimasta, koko järjestelmä epäonnistuu”, Rubenstein sanoi. “Hajautetussa järjestelmässä ei ole johtajaa, joka käskee kaikkia muita roboteja. Jokainen robotti tekee omat päätöksensä. Jos yksi robotti epäonnistuu parvessa, parvi voi silti suorittaa tehtävän.”

Robottien on vältettävä törmäyksiä ja ruuhkia koordinoimalla toimintaa. Maanpinta toimii robotien alla alustana algoritmille, ja jokainen robotti on tietoinen omasta asemastaan alustalla teknologian avulla, joka on samanlainen kuin GPS.

Ennen siirtymistä yhdestä paikasta toiseen jokainen robotti luottaa antureihin viestimään muiden robotien kanssa. Tämän avulla se pystyy määrittämään, ovatko muut tilat alustalla vapaana vai varattuina.

“Robotit kieltäytyvät siirtymästä paikkaan, kunnes se paikka on vapaa ja kunnes he tietävät, ettei mikään muu robotti siirry samaan paikkaan”, Rubenstein sanoi. “Ne ovat varovaisia ja varaa tilan etukäteen.”

Robotit pystyvät viestimään toisiinsa muodostaakseen muodon, ja tämä on mahdollista robotien lähiavaruuden ansiosta.

“Jokainen robotti pystyy havainnoimaan vain kolmea tai neljää lähintä naapuriaan”, Rubenstein selitti. “Ne eivät voi nähdä koko parvia, mikä tekee järjestelmän skaalautuvammaksi. Robotit vuorovaikuttavat paikallisesti tekemään päätöksiä ilman globaalia tietoa.”

100 robotti voi koordinoitua muodostamaan muodon alle minuutissa, verrattuna siihen, että aiemmissa lähestymistavoissa kesti useita tunteja. Rubenstein haluaa algoritminsa käytettävän sekä itseajavissa ajoneuvoissa että automaattisissa varastoissa.

“Suuret yritykset ovat varastoja, joissa on satoja roboteja, jotka suorittavat tehtäviä, jotka ovat samanlaisia kuin mitä meidän robotimme tekevät laboratoriossa”, hän sanoi. “Heidän on varmistettava, etteivät heidän robotit törmäile toisiinsa, mutta liikkuu mahdollisimman nopeasti saadakseen kohteen, jonne he lopulta antavat esineen ihmiselle.”