Nový algoritmus MIT pomáhá robotům spolupracovat na dokončení práce

Vědci z MIT vyvinuli algoritmus, který koordinuje výkon robotických týmů pro mise, jako je mapování nebo vyhledávání a záchrana ve složitých, nepředvídatelných prostředích. Půjčka: Jose-Luis Olivares, MIT

Algoritmus umožňuje robotickým týmům provádět mise jako mapování nebo hledání a záchranu s minimem zbytečného úsilí.

Někdy jeden robot nestačí.

Přemýšlejte o pátrací a záchranné misi, kde najdete ztraceného poutníka v lese. Záchranáři možná budou chtít nasadit četu robotů na kolečkových bruslích, aby se potulovali lesem, možná s pomocí dronů, které scénu čistí shora. Výhody robotického týmu jsou zřejmé. Koordinace tohoto týmu však není jednoduchý úkol. Jak zajistit, aby si roboti navzájem nekopírovali své úsilí nebo plýtvali energií na složité trajektorii hledání?

S: Vědci vyvinuli algoritmus k zajištění plodné spolupráce mezi týmy robotů shromažďujících informace. Jejich přístup je založen na vyvážení „vynaložené energie“ mezi shromážděnými daty, což eliminuje možnost robota dělat zbytečné podrobnosti jen pro malé informace. Vědci tvrdí, že toto ujištění je zásadní pro úspěch robotických týmů ve složitém, nepředvídatelném prostředí. „Naše metoda je pohodlná, protože víme, že nezklame kvůli nejhoršímu výkonu algoritmu,“ řekl Xiaoyi Cai, postgraduální student na MIT AeroAstro.

Studie bude představena na mezinárodní konferenci IEEE o robotice a automatizaci v květnu. Cai je hlavním autorem novin. Mezi jeho spoluautory patří IT Onatan Hov, profesor MC Aviation և Aerospace RC Maclaurin; Brans Schlotfeld և George Lodge Pa. Pappas, oba z University of Pennsylvania; և Nikolai Atanasov z Kalifornské univerzity v San Diegu.

Robotické týmy se při shromažďování informací často spoléhají na jedno nejvyšší pravidlo. Více. „Předpokládá se, že to nikdy nezasahuje do shromažďování dalších informací,“ říká Kay. „Pokud existuje určitá výdrž baterie, využijme ji k dosažení co největšího zisku.“ Tohoto cíle je často dosaženo postupně. Každý robot vyhodnocuje situaci jeden po druhém և plánuje svou trajektorii. Je to jen postup ,: obecně funguje dobře, když jsou informace jediným účelem. Problémy však nastanou, když se energetická účinnost stane faktorem.

Cai říká, že výhody shromažďování dalších informací se časem snižují. Například pokud již máte 99 lesních obrázků, možná nebudete muset posílat robota při hledání mil, abyste získali 100. „Chceme vědět o výměně informací a energie,“ říká Kay. „Stále více robotů není vždy kolem. Ve skutečnosti se to může zhoršit, když zohledníte náklady na energii. “

Vědci vyvinuli algoritmus plánování robotického týmu, který optimalizuje rovnováhu energie mezi informacemi. „Objektivní funkce“ algoritmu, který určuje hodnotu úkolu navrženého robotem, zohledňuje klesající výhody sběru dalších informací a zvyšování nákladů na energii. Na rozdíl od metod předběžného plánování to jednoduše neznamená úkoly robotů v pořadí. „Je to spíš společné úsilí,“ řekla Kay. „Roboti vytvářejí týmový plán.“

Metoda Cai, nazývaná distribuované místní vyhledávání, je iterativní přístup, který zlepšuje výkon týmu přidáním nebo odebráním jednotlivých stop robota z celkového skupinového plánu. Nejprve každý robot samostatně generuje řadu možných trajektorií, které může sledovat. Dále každý robot nabízí své stopy zbytku svého týmu. Algoritmus poté přijímá nebo odmítá každou jednotlivou nabídku podle toho, zda zvyšuje nebo snižuje objektivní funkci týmu. „Umožňujeme robotům plánovat jejich vlastní trajektorie,“ říká Kay. „Pouze když musí sestavit týmový plán, umožníme jim vyjednávat. Je to tedy docela distribuovaný výpočet. “

Distribuované místní vyhledávání se v počítačových simulacích osvědčilo. Vědci spustili svůj algoritmus proti konkurenci, aby koordinovali simulovaný tým 10 robotů. Ačkoli distribuované místní vyhledávání trvalo o něco déle než výpočet, zajistilo úspěšné dokončení mise robota, částečně zajištěním toho, že žádný člen týmu nebyl považován za zbytečnou výpravu za minimem informací. „Je to dražší metoda,“ říká Kay. „Ale dosahujeme výsledků.“

Průlom by jednoho dne mohl robotickým týmům pomoci vyřešit problémy se shromažďováním informací v reálném světě, kde je energie hlavním zdrojem, uvedl Geoff Hollinger, odborník na robotiku z Oregonské státní univerzity, který se studie nezúčastnil. „Tato technika funguje, když tým robotů musí dělat kompromisy ohledně kvalitních„ nákladů na energii “. Bude zahrnovat letecký dohled a monitorování oceánu. “

Cai poukazuje na možnou aplikaci při mapování և vyhledávání a záchrany. Akce, které se spoléhají na efektivní sběr dat. „Zlepšení schopnosti shromažďovat tyto informace bude docela efektivní,“ řekl. Vědci plánují otestovat svůj algoritmus na skupinách robotů v laboratoři, včetně směsi bezpilotních prostředků (UAV).

Odkaz. Xiaoyi Cai, Brent Schlotfeldt, Kasra Khosoussi, Nikolai Atanasov, George J. Pappas և Jonathan P. Jak „Shromažďování informací o monotónní povědomí o energii pro týmy homogenních robotů“. Výpočetní technika> Robotika,
arXiv: 2101.11093:

Tento výzkum byl částečně financován společností Boeing, Aliancí pro výzkumnou laboratoř armádní distribuované společné inteligentní systémy a technologie (DCIST CRA).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.