Robot Berkumpulan Membantu Mobil Tanpa Pengemudi Menghindari Tabrakan

Prioritas utama untuk perusahaan yang mengembangkan kendaraan tanpa pengemudi adalah bahwa mereka dapat dengan aman bernavigasi dan menghindari kecelakaan atau menyebabkan kemacetan lalu lintas. Northwestern University telah membawa kenyataan itu satu langkah lebih dekat dengan pengembangan algoritma desentralisasi pertama dengan jaminan bebas tabrakan dan bebas deadlock.

Algoritma ini diuji oleh peneliti dalam simulasi 1.024 robot, serta kumpulan 100 robot nyata di laboratorium. Dalam waktu satu menit, robot-robot tersebut dapat dengan andal, aman, dan efisien berkumpul untuk membentuk bentuk yang telah ditentukan dalam waktu kurang dari satu menit.

Michael Rubenstein dari Northwestern memimpin studi ini. Ia adalah Profesor Lisa Wissner-Slivka dan Benjamin Slivka di bidang Ilmu Komputer di Sekolah Teknik McCormick Northwestern.

“Jika Anda memiliki banyak kendaraan otonom di jalan, Anda tidak ingin mereka bertabrakan satu sama lain atau terjebak dalam deadlock,” kata Rubenstein. “Dengan memahami bagaimana mengontrol robot berkumpulan kita untuk membentuk bentuk, kita dapat memahami bagaimana mengontrol armada kendaraan otonom saat mereka berinteraksi dengan satu sama lain.”

Makalah ini akan diterbitkan di jurnal IEEE Transactions on Robotics akhir bulan ini.

Terdapat keuntungan dalam menggunakan kumpulan robot kecil dibandingkan dengan satu robot besar atau kumpulan robot yang dipimpin oleh satu robot; yaitu tidak adanya kontrol sentral. Kontrol sentral dapat menjadi penyebab kegagalan utama, dan algoritma desentralisasi Rubenstein bertindak sebagai pengaman.

“Jika sistem tersebut sentralisasi dan sebuah robot berhenti bekerja, maka seluruh sistem gagal,” kata Rubenstein. “Dalam sistem desentralisasi, tidak ada pemimpin yang memberi perintah kepada robot lain. Setiap robot membuat keputusan sendiri. Jika satu robot gagal dalam kumpulan, kumpulan tersebut masih dapat menyelesaikan tugas.”

Untuk menghindari tabrakan dan kemacetan, robot-robot tersebut berkoordinasi dengan satu sama lain. Tanah di bawah robot-robot tersebut bertindak sebagai grid untuk algoritma, dan setiap robot menyadari posisinya pada grid berkat teknologi yang mirip dengan GPS.

Sebelum melakukan pergerakan dari satu tempat ke tempat lain, setiap robot bergantung pada sensor untuk berkomunikasi dengan robot lain. Dengan melakukan ini, robot dapat menentukan apakah ruang lain pada grid tersebut kosong atau terisi.

“Robot-robot tersebut menolak untuk bergerak ke suatu tempat sampai tempat tersebut bebas dan sampai mereka tahu bahwa tidak ada robot lain yang bergerak ke tempat yang sama,” kata Rubenstein. “Mereka berhati-hati dan memesan ruang di depan.”

Robot-robot tersebut dapat berkomunikasi dengan satu sama lain untuk membentuk bentuk, dan ini dimungkinkan karena ketidakmampuan mereka untuk melihat jauh.

“Setiap robot hanya dapat mendeteksi tiga atau empat tetangga terdekat,” jelas Rubenstein. “Mereka tidak dapat melihat seluruh kumpulan, yang membuat sistem ini lebih mudah untuk diskalakan. Robot-robot tersebut berinteraksi secara lokal untuk membuat keputusan tanpa informasi global.”

100 robot dapat berkoordinasi untuk membentuk bentuk dalam waktu satu menit, dibandingkan dengan satu jam yang dibutuhkan dalam beberapa pendekatan sebelumnya. Rubenstein ingin algoritmanya digunakan dalam kendaraan tanpa pengemudi dan gudang otomatis.

“Perusahaan besar memiliki gudang dengan ratusan robot yang melakukan tugas serupa dengan apa yang dilakukan robot kita di laboratorium,” katanya. “Mereka perlu memastikan bahwa robot-robot mereka tidak bertabrakan tetapi dapat bergerak secepat mungkin untuk mencapai tempat di mana mereka akhirnya memberikan objek kepada manusia.”