Строй роботов научился обходить движущиеся препятствия

Фото: Christine Daniloff/MIT

Группа исследователей из Массачусетского технологического института разработала эффективный алгоритм, позволяющий группе роботов согласованно огибать движущиеся препятствия, сохраняя строй. Алгоритм показал свою эффективность при испытаниях на группе мини-вертолетов и сейчас тестируется на группе колесных роботов.

Алгоритмы управления группами роботов можно принципиально разделить на две группы: централизованные и децентрализованные. В первом случае действиями всех элементов системы распоряжается один компьютер, а во втором — каждый робот решает сам за себя, отчасти «предугадывая» действия остальных. Хотя централизованные алгоритмы в целом весьма эффективны, в случае неисправности главного компьютера возникают проблемы. Чтобы их избежать, группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) усовершенствовала децентрализованный алгоритм, сделав его быстрее и надежнее. О результатах своей работы ученые расскажут на Международной конференции по робототехнике и автоматизации в мае, с деталями их исследования можно ознакомиться на сайте MIT.

Увеличить эффективность классического децентрализованного подхода удалось, сократив обмен информацией между элементами системы. Вместо того чтобы передавать информацию всем остальным узлам, а затем принимать совместное решение, отдельно взятый робот составляет собственную карту препятствий, выбирает оптимальную для себя траекторию и передает карту только ближайшим соседям. «Сосед» совмещает собственную карту с полученной, перерассчитывает траекторию и передает дальше.

Используемые роботами карты при этом имеют не три, а четыре измерения, то есть плюс к пространственному учитывают временное положение объектов. Такой подход позволяет им огибать движущиеся препятствия. При этом делается некоторое огрубление: составляя очередную карту, робот считает, что каждый объект движется с постоянной скоростью. В реальности это условия, как правило, не выполняется, но эта неточность компенсируется достаточно быстрым перерасчетом карт — по несколько раз в секунду.

Эксперименты по применению нового алгоритма для группы мини-вертолетов показали, что он работает не хуже существуют централизованных. Роботы одновременно справлялись и с глобальной целью — огибанием движущихся препятствий, и с локальной — поддержанием предпочитаемого строя (квадрата на фиксированной высоте). В большинстве случаев дронам удавалось сохранить строй, хотя расстояния между членами группы и угол наклона могли меняться. Кроме того, периодически у роботов не оставалось выбора — только обойти препятствие гуськом или разбиться на пары, в которых каждый летит на своей высоте.

Ученые также проводят аналогичные эксперименты с группами колесных роботов, задача которых — перенести что-то совместными усилиями через комнату, по которой перемещаются люди. По словам исследователей, это моделирует среду, в которой люди и роботы работают бок о бок. Подробнее о том, как вообще можно справиться с группировкой роботов, смотрите в видеоматериале «Чердака».
Теги:

Читать еще на Чердаке: