Para que os veículos autônomos se tornem uma realidade cotidiana, eles precisam navegar uns aos outros com segurança e perfeição, sem bater ou causar congestionamentos desnecessários.

Para ajudar a tornar isso possível, Pesquisadores da Northwestern University desenvolveram o primeiro algoritmo descentralizado com um sistema livre de colisões, garantia livre de impasse.

Os pesquisadores testaram o algoritmo em uma simulação de 1, 024 robôs e um enxame de 100 robôs reais no laboratório. Os robôs de forma confiável, convergiram com segurança e eficiência para formar uma forma pré-determinada em menos de um minuto.

“Se você tem muitos veículos autônomos na estrada, você não quer que eles colidam uns com os outros ou fiquem presos em um beco sem saída, "disse Michael Rubenstein da Northwestern, quem conduziu o estudo. "Ao compreender como controlar nossos robôs de enxame para formar formas, podemos entender como controlar frotas de veículos autônomos conforme eles interagem uns com os outros. "

O artigo será publicado ainda este mês na revista Transações IEEE em robótica . Rubenstein é professor Lisa Wissner-Slivka e Benjamin Slivka em Ciência da Computação na McCormick School of Engineering da Northwestern.

A vantagem de um enxame de pequenos robôs - versus um grande robô ou um enxame com um robô líder - é a falta de um controle centralizado, que pode rapidamente se tornar um ponto central de falha. O algoritmo descentralizado de Rubenstein atua como um sistema à prova de falhas.

“Se o sistema estiver centralizado e um robô parar de funcionar, então todo o sistema falha, "Rubenstein disse." Em um sistema descentralizado, não há um líder dizendo a todos os outros robôs o que fazer. Cada robô toma suas próprias decisões. Se um robô falhar em um enxame, o enxame ainda pode cumprir a tarefa. "

Ainda, os robôs precisam se coordenar para evitar colisões e deadlock. Para fazer isso, o algoritmo vê o solo abaixo dos robôs como uma grade. Usando tecnologia semelhante ao GPS, cada robô está ciente de sua posição na grade.

Antes de tomar uma decisão sobre para onde ir, cada robô usa sensores para se comunicar com seus vizinhos, determinar se os espaços próximos dentro da grade estão ou não vagos ou ocupados.

"Os robôs se recusam a se mover para um local até que esse local esteja livre e até que saibam que nenhum outro robô está se movendo para aquele mesmo local, "Rubenstein disse." Eles são cuidadosos e reservam um espaço com antecedência. "

Mesmo com toda essa coordenação cuidadosa, os robôs ainda são capazes de se comunicar e se mover rapidamente para formar uma forma. Rubenstein consegue isso mantendo os robôs míopes.

"Cada robô pode sentir apenas três ou quatro de seus vizinhos mais próximos, "Rubenstein explicou." Eles não podem ver através de todo o enxame, o que torna mais fácil dimensionar o sistema. Os robôs interagem localmente para tomar decisões sem informações globais. "

No enxame de Rubenstein, por exemplo, 100 robôs podem se coordenar para formar uma forma em um minuto. Em algumas abordagens anteriores, pode demorar uma hora inteira. Rubenstein imagina que seu algoritmo poderia ser usado em frotas de carros sem motorista e em depósitos automatizados.

"Grandes empresas têm depósitos com centenas de robôs realizando tarefas semelhantes às que nossos robôs fazem no laboratório, "ele disse." Eles precisam ter certeza de que seus robôs não colidam, mas se movam o mais rápido possível para chegar ao local onde eles eventualmente darão um objeto a um humano. "