Roboții în stol ajută mașinile fără șofer să evite coliziunile

Prima prioritate pentru companiile care dezvoltă vehicule fără șofer este ca acestea să poată naviga în siguranță și să evite accidentele sau ambuteiajul. Universitatea Northwestern a adus această realitate cu un pas mai aproape prin dezvoltarea primului algoritm descentralizat cu garanție de evitare a coliziunilor și a blocajelor.

Algoritmul a fost testat de cercetători într-o simulare cu 1.024 de roboți, precum și într-un stol de 100 de roboți reali în laborator. În mai puțin de un minut, roboții au fost capabili să convergă în mod sigur, eficient și rapid pentru a forma o formă prestabilită.

Michael Rubenstein de la Northwestern a condus studiul. El este profesorul Lisa Wissner-Slivka și Benjamin Slivka în știința calculatoarelor la Școala de Inginerie McCormick a Universității Northwestern.

“Dacă aveți multe vehicule autonome pe drum, nu doriți ca acestea să se ciocnească sau să se blocheze”, a spus Rubenstein. “Prin înțelegerea modului în care putem controla roboții noștri în stol pentru a forma forme, putem înțelege cum să controlăm flote de vehicule autonome care interacționează unele cu altele.”

Articolul va fi publicat în revista IEEE Transactions on Robotics la sfârșitul acestei luni.

Există un avantaj în utilizarea unui stol de roboți mici în comparație cu un robot mare sau un stol condus de un robot; lipsește controlul centralizat. Controlul centralizat poate deveni o cauză majoră de eșec, iar algoritmul descentralizat al lui Rubenstein acționează ca o siguranță.

“Dacă sistemul este centralizat și un robot încetează să funcționeze, atunci întregul sistem eșuează”, a spus Rubenstein. “Într-un sistem descentralizat, nu există un lider care să spună celorlalte roboți ce să facă. Fiecare robot ia propriile decizii. Dacă un robot eșuează într-un stol, stolul poate totuși să îndeplinească sarcina.”

Pentru a evita coliziunile și ambuteiajul, roboții se coordonează între ei. Pământul de sub roboți acționează ca o grilă pentru algoritm, iar fiecare robot este conștient de poziția sa pe grilă datorită tehnologiei similare cu GPS.

Înainte de a se deplasa de la un loc la altul, fiecare robot se bazează pe senzori pentru a comunica cu ceilalți. Prin aceasta, poate determina dacă sau nu alte spații de pe grilă sunt libere sau ocupate.

“Roboții refuză să se deplaseze într-un loc până când acel loc este liber și până când știu că niciun alt robot nu se deplasează în același loc”, a spus Rubenstein. “Ei sunt atenți și rezervă un spațiu în avans.”

Roboții pot comunica între ei pentru a forma o formă, iar acest lucru este posibil datorită orbirii lor.

“Fiecare robot poate simți doar trei sau patru dintre vecinii săi cei mai apropiați”, a explicat Rubenstein. “Ei nu pot vedea pe tot stolul, ceea ce face ca sistemul să fie mai ușor de escaladat. Roboții interacționează local pentru a lua decizii fără informații globale.”

100 de roboți pot coordona pentru a forma o formă în mai puțin de un minut, comparativ cu ora pe care a durat în unele abordări anterioare. Rubenstein dorește ca algoritmul său să fie utilizat atât în vehicule fără șofer, cât și în depozite automate.

“Mari companii au depozite cu sute de roboți care efectuează sarcini similare cu cele pe care le fac roboții noștri în laborator”, a spus el. “Ei trebuie să se asigure că roboții lor nu se ciocnesc, dar se deplasează cât mai repede posibil pentru a ajunge la locul în care vor da în cele din urmă un obiect unui om.”