Para que los vehículos autónomos se conviertan en una realidad cotidiana, deben navegar de manera segura y sin problemas entre sí sin chocar o causar atascos innecesarios.
Para ayudar a que esto sea posible, los investigadores de la Universidad de Northwestern han desarrollado el primer algoritmo descentralizado con una garantía libre de colisiones y sin puntos muertos.
Los investigadores probaron el algoritmo en una simulación de 1.024 robots y en un enjambre de 100 robots reales en el laboratorio. Los robots convergieron de manera confiable, segura y eficiente para formar una forma predeterminada en menos de un minuto.
"Si tienes muchos vehículos autónomos en la carretera, no quieres que choquen entre sí o queden atrapados en un punto muerto", dijo Michael Rubenstein de Northwestern, quien dirigió el estudio. "Al comprender cómo controlar nuestro enjambre"robots para formar formas, podemos entender cómo controlar flotas de vehículos autónomos a medida que interactúan entre sí "
El artículo se publicará más adelante este mes en la revista Transacciones IEEE en robótica . Rubenstein es la profesora Lisa Wissner-Slivka y Benjamin Slivka en Ciencias de la Computación en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern.
La ventaja de un enjambre de robots pequeños, frente a un robot grande o un enjambre con un robot principal, es la falta de un control centralizado, que puede convertirse rápidamente en un punto central de falla. El algoritmo descentralizado de Rubenstein actúa como un fracaso-seguro.
"Si el sistema está centralizado y un robot deja de funcionar, entonces todo el sistema falla", dijo Rubenstein. "En un sistema descentralizado, no hay ningún líder que les diga a los demás robots qué hacer. Cada robot toma sus propias decisiones.Si un robot falla en un enjambre, el enjambre aún puede realizar la tarea ".
Aún así, los robots necesitan coordinarse para evitar colisiones y puntos muertos. Para hacer esto, el algoritmo ve el suelo debajo de los robots como una cuadrícula. Al usar tecnología similar al GPS, cada robot es consciente de dónde se encuentra en elcuadrícula.
Antes de tomar una decisión sobre dónde moverse, cada robot usa sensores para comunicarse con sus vecinos, determinando si los espacios cercanos dentro de la red están vacíos u ocupados.
"Los robots se niegan a moverse a un lugar hasta que ese lugar esté libre y hasta que sepan que ningún otro robot se está moviendo a ese mismo lugar", dijo Rubenstein. "Son cuidadosos y reservan un espacio antes de tiempo".
Incluso con toda esta cuidadosa coordinación, los robots aún pueden comunicarse y moverse rápidamente para formar una forma. Rubenstein logra esto manteniendo a los robots miopes.
"Cada robot solo puede detectar a tres o cuatro de sus vecinos más cercanos", explicó Rubenstein. "No pueden ver en todo el enjambre, lo que facilita la escala del sistema. Los robots interactúan localmente para tomar decisiones sin información global""
En el enjambre de Rubenstein, por ejemplo, 100 robots pueden coordinarse para formar una forma en un minuto. En algunos enfoques anteriores, podría tomar una hora completa. Rubenstein imagina que su algoritmo podría usarse en flotas de automóviles sin conductor y en almacenes automatizados.
"Las grandes compañías tienen almacenes con cientos de robots que realizan tareas similares a las que hacen nuestros robots en el laboratorio", dijo. "Deben asegurarse de que sus robots no choquen, sino que se muevan lo más rápido posible para llegar al lugardonde eventualmente le dan un objeto a un humano "
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Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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