I robot swarm aiutano le auto a guida autonoma a evitare collisioni

La priorità assoluta per le aziende che sviluppano veicoli a guida autonoma è che possano navigare in sicurezza e evitare incidenti o causare ingorghi stradali. La Northwestern University ha portato questa realtà un passo più vicino con lo sviluppo del primo algoritmo decentralizzato con garanzia di collisione gratuita e blocco gratuito.

L’algoritmo è stato testato dai ricercatori in una simulazione di 1.024 robot, nonché in uno sciame di 100 robot reali in laboratorio. In meno di 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.

Lo studio è stato guidato da Michael Rubenstein, professore di Informatica alla McCormick School of Engineering della Northwestern.

“Se si hanno molti veicoli autonomi sulla strada, non si vuole che collidano l’uno con l’altro o si bloccano in un deadlock”, ha detto Rubenstein. “Comprendendo come controllare i nostri robot swarm per formare forme, possiamo comprendere come controllare flotte di veicoli autonomi mentre interagiscono l’uno con l’altro”.

L’articolo sarà pubblicato sulla rivista IEEE Transactions on Robotics questo mese.

C’è un vantaggio nell’utilizzare uno sciame di piccoli robot rispetto a un grande robot o a uno sciame guidato da un robot; c’è una mancanza di controllo centralizzato. Il controllo centralizzato può diventare una delle principali cause di guasto, e l’algoritmo decentralizzato di Rubenstein agisce come un sistema di sicurezza.

“Se il sistema è centralizzato e un robot smette di funzionare, l’intero sistema fallisce”, ha detto Rubenstein. “In un sistema decentralizzato, non c’è un capo che dice a tutti gli altri robot cosa fare. Ogni robot prende le proprie decisioni. Se un robot fallisce in uno sciame, lo sciame può comunque completare il compito”.

Per evitare collisioni e ingorghi, i robot si coordinano tra loro. Il terreno sotto i robot agisce come una griglia per l’algoritmo, e ogni robot è consapevole della sua posizione sulla griglia grazie a tecnologie simili al GPS.

Prima di intraprendere un movimento da un punto all’altro, ogni robot si affida a sensori per comunicare con gli altri. Facendo ciò, è in grado di determinare se gli altri spazi sulla griglia sono vuoti o occupati.

“I robot rifiutano di muoversi in un punto fino a quando quel punto non è libero e fino a quando non sanno che nessun altro robot si sta muovendo nello stesso punto”, ha detto Rubenstein. “Sono cauti e riservano uno spazio in anticipo”.

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

“Ogni robot può sentire solo tre o quattro dei suoi vicini più vicini”, ha spiegato Rubenstein. “Non possono vedere 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 meno di un minuto, rispetto all’ora che ci voleva in alcuni approcci precedenti. Rubenstein vuole che il suo algoritmo venga utilizzato sia in veicoli a guida autonoma che in magazzini automatizzati.

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