Affinché i veicoli a guida autonoma diventino una realtà quotidiana, hanno bisogno di navigare in modo sicuro e impeccabile l'un l'altro senza schiantarsi o causare ingorghi non necessari.

Per contribuire a renderlo possibile, I ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato il primo algoritmo decentralizzato con un garanzia senza deadlock.

I ricercatori hanno testato l'algoritmo in una simulazione di 1, 024 robot e su uno sciame di 100 veri robot in laboratorio. I robot in modo affidabile, convergenti in modo sicuro ed efficiente per formare una forma predeterminata in meno di un minuto.

"Se hai molti veicoli autonomi sulla strada, non vuoi che si scontrino l'uno con l'altro o rimangano bloccati in una situazione di stallo, " ha detto Michael Rubenstein della Northwestern, che ha condotto lo studio. "Capendo come controllare i nostri robot sciame per formare forme, possiamo capire come controllare flotte di veicoli autonomi mentre interagiscono tra loro".

Il documento sarà pubblicato a fine mese sulla rivista Transazioni IEEE sulla robotica . Rubenstein è Lisa Wissner-Slivka e Benjamin Slivka Professore di Informatica presso la McCormick School of Engineering della Northwestern.

Il vantaggio di uno sciame di piccoli robot, rispetto a un grande robot o a uno sciame con un robot principale, è la mancanza di un controllo centralizzato, che può diventare rapidamente un punto centrale di fallimento. L'algoritmo decentralizzato di Rubenstein agisce come un sistema di sicurezza.

"Se il sistema è centralizzato e un robot smette di funzionare, allora l'intero sistema fallisce, " Rubenstein ha detto. "In un sistema decentralizzato, non c'è un leader che dice a tutti gli altri robot cosa fare. Ogni robot prende le proprie decisioni. Se un robot fallisce in uno sciame, lo sciame può ancora portare a termine il compito."

Ancora, i robot devono coordinarsi per evitare collisioni e deadlock. Per fare questo, l'algoritmo vede il terreno sotto i robot come una griglia. Utilizzando una tecnologia simile al GPS, ogni robot è consapevole di dove si trova sulla griglia.

Prima di prendere una decisione su dove trasferirsi, ogni robot utilizza sensori per comunicare con i suoi vicini, determinare se gli spazi vicini all'interno della griglia sono liberi o occupati.

"I robot si rifiutano di spostarsi in un punto finché quel punto non è libero e finché non sanno che nessun altro robot si sta spostando nello stesso punto, " ha detto Rubenstein. "Sono attenti e riservano uno spazio in anticipo."

Nonostante tutto questo attento coordinamento, i robot sono ancora in grado di comunicare e muoversi rapidamente per formare una forma. Rubenstein realizza questo mantenendo i robot miopi.

"Ogni robot può percepire solo tre o quattro dei suoi vicini più prossimi, " ha spiegato Rubenstein. "Non possono vedere attraverso l'intero sciame, che rende più facile scalare il sistema. I robot interagiscono localmente per prendere decisioni senza informazioni globali".

Nello sciame di Rubenstein, Per esempio, 100 robot possono coordinarsi per formare una forma in un minuto. In alcuni approcci precedenti, potrebbe volerci un'ora intera. Rubenstein immagina che il suo algoritmo possa essere utilizzato nelle flotte di auto senza conducente e nei magazzini automatici.

"Le grandi aziende hanno magazzini con centinaia di robot che svolgono compiti simili a quelli che fanno i nostri robot in laboratorio, " Ha detto. "Devono assicurarsi che i loro robot non si scontrino ma si muovano il più rapidamente possibile per raggiungere il punto in cui alla fine danno un oggetto a un essere umano".