Ingenjörer skapar robotar som kan samarbeta för att flytta stora föremål

Ingenjörer vid Intelligent Robotics and Autonomous Systems Lab vid University of Cincinnati har utvecklat en artificiell intelligens (AI) för att träna robotar att samarbeta för att flytta stora föremål. Teamet demonstrerade robotarnas förmåga att flytta en lång stav runt hinder och en smal dörr i datorsimulationer.

Enligt Andrew Barth, en doktorand vid UC:s College of Engineering and Applied Science, är uppgiften att flytta sådana föremål en perfekt uppgift för robotar.

“Vi gjorde det lite svårare för oss själva. Vi vill utföra uppgiften med så liten kommunikation som möjligt mellan robotarna”, sa Barth.

Barth är huvudförfattare till studien som publicerats i tidskriften Intelligent Service Robotics. Medförfattarna till forskningen inkluderade professor Ma, UC-doktoranden Yufeng Sun och UC:s senior forskningsassistent Lin Zhang.

Att testa systemet

I testerna dirigerade inte någon av robotarna den andra, och de delade inte strategin innan de utförde uppgiften. Robotarna förlitade sig på genetisk fuzzy-logik, som är en typ av AI som är en intelligent styrteknik där systemet imiterar mänskligt resonemang. Det gör detta genom att ersätta en enkel binär klassificering med grader av rätt och fel, och det modifierar individuella lösningar för att “lära” av tidigare resultat.

“Till slut vill vi utöka detta till 10 eller fler robotar som samarbetar på ett projekt”, sa Barth. “Om du vill bygga en gigantisk habitat i rymden, till exempel, kommer du att behöva många robotar som samarbetar. Men om du förlitar dig på ett kommunikationsnätverk och det går ner, då är hela ditt projekt klart.”

Enligt Barth betyder oberoende robotar att förlusten av en inte kommer att resultera i en uppgiftsmisslyckande, eftersom de andra kan kompensera.

Uppgiften som gavs till robotarna innebar att bära den virtuella soffan runt två hinder och genom en smal dörr, och de slutförde den 95% av tiden i simulationer. Robotarbetarna visade också en 93% framgångsgrad i en ny scenario där det fanns två okända föremål och en måldörr på en annan plats. Robotarna visade en nästan lika hög noggrannhetsgrad och behövde inte omträning. Ännu mer imponerande var att de visade samma sak när olika faktorer som föremålets storlek ändrades.

“Om du kan träna robotar att arbeta semi-oberoende med så liten information som möjligt, då har du gjort ditt system mer robust mot misslyckanden och gjort det lättare för stora grupper att samarbeta”, sa Barth.

“Vårt långsiktiga mål är att flera robotar ska kunna samarbeta för att utföra svåra uppgifter — som att flytta möbler”, sa Ma.

Att skapa nya möjligheter

Enligt Ma kan samarbetande robotar skapa stora nya möjligheter inom olika områden, och nya säkerhetsfunktioner kan förbättra robotarnas säkerhet.

“Det finns en mängd tillämpningar. Var du än har jobb som flera personer gör i framtiden, kan du ha flera robotar som gör det”, sa Ma. “För närvarande arbetar de flesta robotar ensamma. Men i framtiden kommer vi att behöva flera robotar som samarbetar precis som människor gör nu.”

Teamet utvecklar ett styrningssystem som är skalbart, vilket möjliggör att flera robotar kan slutföra en uppgift.

“Och du behöver inte omträna dem om det plötsligt är fyra eller sex”, sa han. “Om en eller två misslyckas, kan de andra fortsätta. Det är nyckeln.”