스웜 로봇, 자율 주행 자동차 충돌 방지에 도움

자율 주행 자동차를 개발하는 회사들의 최우선 과제는 안전하게 주행하고 충돌하거나 교통 정체를 일으키지 않는 것입니다. 노스웨스턴 대학교는 최초의 분산 알고리즘을 개발하여 충돌 없는, 교착 상태 없는 보장을 제공함으로써 이 현실을 한 걸음 더 가까이 가져왔습니다.

이 알고리즘은 연구자들이 1,024개의 로봇 시뮬레이션과 실제 실험실에서 100개의 로봇 스웜을 통해 테스트되었습니다. 1분 이내에 로봇들은 신뢰성 있게, 안전하게, 효율적으로 미리 정의된 모양을 형성할 수 있었습니다.

노스웨스턴 대학교의 마이클 루벤스타인이 이 연구를 주도했습니다. 그는 노스웨스턴 대학교의 맥코믹 공과대학에서 컴퓨터 과학 교수입니다.

“자율 주행 자동차가 많은 경우, 서로 충돌하거나 교착 상태에 빠지지 않도록 해야 합니다”라고 루벤스타인은 말했다. “로봇 스웜을 형성하여 모양을 만드는 방법을 이해함으로써, 자율 주행 자동차를 제어하여 서로 상호작용하는 방법을 이해할 수 있습니다.”

이 논문은 이달 말에 IEEE Transactions on Robotics 저널에 발표될 예정입니다.

작은 로봇 스웜을 사용하는 경우, 큰 로봇 하나 또는 로봇 하나에 의해 주도되는 로봇 스웜과 비교하여 중앙 집중식 제어가 없는 장점이 있습니다. 중앙 집중식 제어는 주요 실패 원인이 될 수 있으며, 루벤스타인의 분산 알고리즘은 안전장치로 작동합니다.

“시스템이 중앙 집중식이고 로봇 하나가 작동을 멈추면 전체 시스템이 실패합니다”라고 루벤스타인은 말했다. “분산 시스템에서는 리더가 다른 로봇에게 무엇을 해야 하는지 지시하지 않습니다. 각 로봇이自己的 결정을 내립니다. 로봇 하나가 스웜에서 실패하더라도, 스웜은 여전히 작업을 수행할 수 있습니다.”

충돌과 정체를 피하기 위해, 로봇들은 서로 협조합니다. 로봇 아래의 지면은 알고리즘의 격자로 작동하며, 각 로봇은 GPS와 유사한 기술로 격자上的 자신의 위치를 인식할 수 있습니다.

로봇은 다른 위치로 이동하기 전에 센서를 사용하여 다른 로봇들과 통신합니다.这样, 로봇은 격자上的 다른 공간이 비어 있는지 또는 차지하고 있는지 결정할 수 있습니다.

“로봇은 다른 로봇이 같은 위치로 이동하지 않는다는 것을 확신할 때까지 그 위치로 이동하지 않습니다”라고 루벤스타인은 말했다. “로봇은 주의를 기울이고, 미리 공간을 예약합니다.”

로봇들은 형성을 만들기 위해 서로 통신할 수 있습니다. 이는 로봇들의 근시안성으로 가능합니다.

“각 로봇은 자신의 가장 가까운 이웃 3~4개만 감지할 수 있습니다”라고 루벤스타인은 설명했습니다. “로봇은 전체 스웜을 볼 수 없습니다. 이는 시스템을 확장하기 쉽게 만듭니다. 로봇은 지역적으로 결정하여 글로벌 정보 없이 작동합니다.”

100개의 로봇은 1분 이내에 형성을 만들 수 있습니다. 이는 이전 접근 방식에서 1시간이 걸렸던 것과 비교할 수 있습니다. 루벤스타인은 그의 알고리즘이 자율 주행 자동차와 자동화 창고에서 사용되기를 바랍니다.

“대규모 회사들은 수백개의 로봇이 실험실에서 하는 작업과 유사한 작업을 수행하는 창고를 가지고 있습니다”라고 그는 말했다. “그들은 로봇이 충돌하지 않도록 하고, 가능한 한 빠르게 이동하여 최종적으로 인간에게 물건을 전달하는 위치에 도달하도록 해야 합니다.”