Swarm roboti palīdz pašbraucošām automašīnām izvairīties no sadursmēm

Uzņēmumiem, kas izstrādā pašpiedziņas transportlīdzekļus, galvenā prioritāte ir droši pārvietoties un izvairīties no avārijām vai satiksmes sastrēgumiem. Ziemeļrietumu universitāte ir pietuvinājusi šo realitāti, izstrādājot pirmo decentralizēto algoritmu ar garantiju bez sadursmēm, bez strupceļa. 

Algoritmu pētnieki pārbaudīja, simulējot 1,024 robotus, kā arī 100 īstu robotu baru laboratorijā. Minūtes laikā roboti spēja uzticami, droši un efektīvi saplūst, lai mazāk nekā minūtes laikā izveidotu iepriekš noteiktu formu. 

Pētījumu vadīja Ziemeļrietumu pārstāvis Maikls Rubenšteins. Viņš ir Lisa Wissner-Slivka un Benjamin Slivka datorzinātņu profesors Northwestern's McCormick Inženieru skolā. 

"Ja uz ceļa ir daudz autonomu transportlīdzekļu, jūs nevēlaties, lai tie saduras viens ar otru vai iestrēgst strupceļā," sacīja Rubenšteins. "Saprotot, kā kontrolēt mūsu spieta robotus, lai veidotu formas, mēs varam saprast, kā kontrolēt autonomo transportlīdzekļu parkus, kad tie mijiedarbojas viens ar otru."

Rakstu paredzēts publicēt žurnālā IEEE Transactions on Robotics vēlāk šajā mēnesī. 

Mazo robotu bara izmantošanai ir priekšrocības salīdzinājumā ar vienu lielu robotu vai baru, kuru vada viens robots; trūkst centralizētas kontroles. Centralizēta vadība var kļūt par galveno neveiksmju iemeslu, un Rubensteina decentralizētais algoritms darbojas kā atteices līdzeklis. 

"Ja sistēma ir centralizēta un robots pārstāj darboties, tad visa sistēma neizdodas," sacīja Rubenšteins. “Decentralizētā sistēmā nav neviena vadītāja, kas pateiktu visiem pārējiem robotiem, ko darīt. Katrs robots pieņem savus lēmumus. Ja vienam robotam spietā neizdodas, spiets joprojām var paveikt uzdevumu.

Lai izvairītos no sadursmēm un sastrēgumiem, roboti savstarpēji koordinējas. Zeme zem robotiem darbojas kā algoritma režģis, un GPS līdzīgas tehnoloģijas dēļ katrs robots apzinās savu pozīciju režģī. 

Pirms pārvietošanās no vienas vietas uz otru, katrs robots paļaujas uz sensoriem, lai sazinātos ar citiem. To darot, tas var noteikt, vai citas režģa vietas ir brīvas vai aizņemtas. 

"Roboti atsakās pārvietoties uz vietu, kamēr šī vieta nav brīva un kamēr viņi nezina, ka neviens cits robots nepārvietojas uz to pašu vietu," sacīja Rubenšteins. "Viņi ir uzmanīgi un rezervē vietu pirms laika."

Roboti spēj sazināties savā starpā, lai veidotu formu, un tas ir iespējams, pateicoties robotu tuvredzībai. 

"Katrs robots var sajust tikai trīs vai četrus savus tuvākos kaimiņus," paskaidroja Rubenšteins. “Viņi nevar redzēt pāri visam spietam, kas atvieglo sistēmas mērogošanu. Roboti mijiedarbojas lokāli, lai pieņemtu lēmumus bez globālas informācijas.

100 roboti var koordinēt, lai izveidotu formu minūtes laikā, salīdzinot ar stundu, kas bija nepieciešama dažās iepriekšējās pieejās. Rubenšteins vēlas, lai viņa algoritms tiktu izmantots gan bezvadītāja transportlīdzekļos, gan automatizētajās noliktavās. 

"Lieliem uzņēmumiem ir noliktavas ar simtiem robotu, kas veic uzdevumus, kas līdzīgi mūsu robotiem laboratorijā," viņš teica. "Viņiem ir jāpārliecinās, ka viņu roboti nesaduras, bet pārvietojas pēc iespējas ātrāk, lai sasniegtu vietu, kur viņi galu galā nodod priekšmetu cilvēkam."