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成群的机器人避免碰撞,交通拥堵

2020-02-25 12:36:16    来源:    我来说两句()
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 为了使自动驾驶汽车成为日常生活,他们需要安全无误地相互导航,而不会撞车或造成不必要的交通拥堵。

为了帮助实现这一目标,西北大学的研究人员开发了第一种具有无冲突,无死锁保证的分散算法。

研究人员在模拟1,024个机器人以及在实验室中由100个真实机器人组成的群体中测试了该算法。机器人可以在不到一分钟的时间内可靠,安全,高效地收敛以形成预定形状。

负责这项研究的西北航空的迈克尔·鲁宾斯坦说:“如果您在路上有许多自动驾驶汽车,您不希望它们彼此碰撞或陷入僵局。” “通过了解如何控制群体机器人来形成形状,我们可以了解如何控制自动驾驶车队之间的相互作用。”

该论文将在本月晚些时候发表在《IEEE Transactions on Robotics》杂志上。鲁宾斯坦(Rubenstein)是西北麦考密克工程学院计算机科学专业的Lisa Wissner-Slivka和Benjamin Slivka教授。

与一台大型机器人或一台带有领先机器人的机器人相比,小型机器人的优势在于缺乏集中控制,而集中控制却很快就会成为故障的中心。鲁宾斯坦的分散算法可起到故障保护作用。

鲁宾斯坦说:“如果系统是集中式的,并且机器人停止工作,那么整个系统就会失效。” “在分散式系统中,没有领导者告诉其他所有机器人该怎么做。每个机器人都做出自己的决定。如果一个机器人在一个集群中失败,该集群仍然可以完成任务。”

尽管如此,机器人仍需要协调以避免碰撞和死锁。为此,该算法将机器人下方的地面视为网格。通过使用类似于GPS的技术,每个机器人都可以知道它在网格上的位置。

在决定移动位置之前,每个机器人都使用传感器与邻居进行通讯,以确定网格中附近的空间是否空置或有人居住。

鲁宾斯坦说:“机器人会拒绝移动到某个地点,直到该地点是免费的,直到他们知道没有其他机器人移动到该地点为止。” “他们很小心,并提前预留了空间。”

即使进行了所有这些仔细的协调,机器人仍然能够进行通信并快速移动以形成形状。鲁宾斯坦通过保持机器人近视来实现这一目标。

鲁宾斯坦解释说:“每个机器人只能感知到其近邻中的三个或四个。” “他们看不到整个群,这使得扩展系统变得更加容易。机器人可以在本地交互以在没有全局信息的情况下做出决策。”

例如,在鲁宾斯坦(Rubenstein)的蜂群中,一分钟内有100个机器人可以协调形成一个形状。在以前的某些方法中,可能需要一个小时的时间。鲁宾斯坦(Rubenstein)认为,他的算法可用于无人驾驶汽车车队和自动仓库中。

他说:“大型公司的仓库中有数百台机器人,它们的任务与我们的机器人在实验室中的相似。” “他们需要确保机器人不会碰撞,但必须尽快移动,直到最终将物体交给人类的地步。”


 
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