I robot dello sciame aiutano le auto a guida autonoma a evitare le collisioni

La massima priorità per le aziende che sviluppano veicoli a guida autonoma è che possano navigare in sicurezza ed evitare incidenti o causare ingorghi. La Northwestern University ha avvicinato ulteriormente questa realtà con lo sviluppo del primo algoritmo decentralizzato con una garanzia senza collisioni e senza stalli. 

L'algoritmo è stato testato dai ricercatori in una simulazione di 1,024 robot, oltre a uno sciame di 100 robot reali in laboratorio. Entro un minuto, i robot sono stati in grado di convergere in modo affidabile, sicuro ed efficiente per formare una forma predeterminata in meno di un minuto. 

Michael Rubenstein della Northwestern ha guidato lo studio. È Lisa Wissner-Slivka e Benjamin Slivka professore di informatica presso la McCormick School of Engineering della Northwestern. 

"Se ci sono molti veicoli autonomi in circolazione, non vogliamo che si scontrino tra loro o restino bloccati", ha affermato Rubenstein. "Capendo come controllare i nostri robot a sciame per formare forme, possiamo capire come controllare flotte di veicoli autonomi mentre interagiscono tra loro".

Il documento è pronto per essere pubblicato sulla rivista Transazioni IEEE sulla robotica dopo questo mese. 

C'è un vantaggio nell'usare uno sciame di piccoli robot rispetto a un grande robot oa uno sciame guidato da un solo robot; manca un controllo centralizzato. Il controllo centralizzato può diventare una delle principali ragioni di fallimento e l'algoritmo decentralizzato di Rubenstein funge da sistema di sicurezza. 

"Se il sistema è centralizzato e un robot smette di funzionare, l'intero sistema non funziona", ha detto Rubenstein. “In un sistema decentralizzato, non c'è nessun leader che dica a tutti gli altri robot cosa fare. Ogni robot prende le proprie decisioni. Se un robot fallisce in uno sciame, lo sciame può comunque portare a termine il compito. "

Per evitare collisioni e inceppamenti, i robot si coordinano tra loro. Il terreno sotto i robot funge da griglia per l'algoritmo e ogni robot è consapevole della propria posizione sulla griglia grazie a una tecnologia simile al GPS. 

Prima di intraprendere il movimento da un punto all'altro, ogni robot si affida a sensori per comunicare con gli altri. In questo modo, è in grado di determinare se altri spazi sulla griglia sono liberi o occupati. 

"I robot si rifiutano di spostarsi in un punto fino a quando quel punto non è libero e fino a quando non sanno che nessun altro robot si sta spostando in quello stesso punto", ha detto Rubenstein. "Sono attenti e riservano uno spazio in anticipo."

I robot sono in grado di comunicare tra loro per formare una forma, e questo è possibile grazie alla miopia dei robot. 

"Ogni robot può percepire solo tre o quattro dei suoi vicini più prossimi", ha spiegato Rubenstein. "Non possono vedere attraverso l'intero sciame, il che rende più facile scalare il sistema. I robot interagiscono localmente per prendere decisioni senza informazioni globali".

100 robot possono coordinarsi per formare una forma in un minuto, rispetto all'ora impiegata in alcuni approcci precedenti. Rubenstein vuole che il suo algoritmo venga utilizzato sia nei veicoli senza conducente che nei magazzini automatizzati. 

"Le grandi aziende hanno magazzini con centinaia di robot che svolgono compiti simili a quelli che i nostri robot svolgono in laboratorio", ha affermato. "Devono assicurarsi che i loro robot non si scontrino, ma si muovano il più velocemente possibile per raggiungere il punto in cui alla fine consegneranno un oggetto a un essere umano".