Роботи-рої допомагають автомобілям з автопілотом уникати зіткнень

Основним пріоритетом для компаній, що розробляють автомобілі з автопілотом, є те, що вони можуть безпечно рухатися та уникати аварій чи заторів. Університет Північного Заходу приніс цю реальність на крок ближче завдяки розробці першого децентралізованого алгоритму з гарантією відсутності зіткнень та блокувань.

Алгоритм був протестований дослідниками в симуляції 1 024 роботів, а також у рої з 100 реальних роботів у лабораторії. За хвилину роботам вдалося надійно, безпечно та ефективно сформувати заздалегідь визначену форму менш ніж за хвилину.

Студію очолював Майкл Рубенштейн з Університету Північного Заходу. Він є професором комп’ютерних наук у школі інженерії Маккорміка.

“Якщо у вас багато автономних транспортних засобів на дорозі, ви не хочете, щоб вони зіштовхувалися один з одним або застряли в блокувані”, – сказав Рубенштейн. “Отримуючи знання про те, як контролювати наших роботів-роїв для формування форм, ми можемо зрозуміти, як контролювати флоти автономних транспортних засобів під час їх взаємодії один з одним”.

Стаття має бути опублікована в журналі IEEE Transactions on Robotics на початку цього місяця.

Існує перевага в використанні рою малих роботів порівняно з одним великим роботом або роєм, керованим одним роботом; відсутність централізованого контролю. Централізований контроль може стати основною причиною відмови, а децентралізований алгоритм Рубенштейна діє як засіб безпеки.

“Якщо система централізована та робот зупиняється, вся система виходить з ладу”, – сказав Рубенштейн. “У децентралізованій системі немає лідера, який каже іншим роботам, що робити. Кожен робот приймає свої власні рішення. Якщо один робот вийде з ладу в рої, рій усе одно зможе виконати завдання”.

Для уникнення зіткнень та заторів роботам потрібно координувати свої дії. Підлога під роботами діє як сітка для алгоритму, а кожен робот знає своє положення на сітці завдяки технології, подібній до GPS.

Перед рухом з одного місця на інше кожен робот використовує датчики для спілкування з іншими. Це дозволяє йому визначити, чи вільні інші місця на сітці, чи зайняті.

“Роботи відмовляються рухатися на місце, поки це місце не буде вільним, і поки вони не будуть впевнені, що жоден інший робот не рухається на те саме місце”, – сказав Рубенштейн. “Вони обережні та резервують місце заздалегідь”.

Роботам вдається спілкуватися один з одним, щоб сформувати форму, що можливе завдяки їх “короткозорості”.

“Кожен робот може сприймати лише трьох-чотирьох найближчих сусідів”, – пояснив Рубенштейн. “Вони не можуть бачити весь рій, що робить систему більш масштабованою. Роботи взаємодіють локально, приймаючи рішення без глобальної інформації”.

100 роботів можуть координувати свої дії, щоб сформувати форму менш ніж за хвилину, порівняно з годиною, яку займали деякі попередні підходи. Рубенштейн хоче, щоб його алгоритм використовувався як в автомобілях з автопілотом, так і в автоматизованих складах.

“Великі компанії мають склади з сотнями роботів, які виконують завдання, подібні до тих, які виконують наші роботи в лабораторії”, – сказав він. “Вони повинні переконатися, що їхні роботи не зіштовхуються один з одним, але рухаються якомога швидше, щоб дістатися місця, де вони передають об’єкт людині”.