Para que los vehículos autónomos se conviertan en una realidad cotidiana, necesitan navegar de forma segura e impecable entre sí sin chocar o causar atascos de tráfico innecesarios.

Para ayudar a que esto sea posible, Los investigadores de la Universidad de Northwestern han desarrollado el primer algoritmo descentralizado con un sistema libre de colisiones garantía sin interbloqueo.

Los investigadores probaron el algoritmo en una simulación de 1, 024 robots y en un enjambre de 100 robots reales en el laboratorio. Los robots de forma fiable, convergieron de forma segura y eficiente para formar una forma predeterminada en menos de un minuto.

"Si tiene muchos vehículos autónomos en la carretera, no quiere que choquen entre sí o se atasquen en un punto muerto, "dijo Michael Rubenstein de Northwestern, quien dirigió el estudio. "Al comprender cómo controlar nuestros robots de enjambre para formar formas, podemos entender cómo controlar las flotas de vehículos autónomos mientras interactúan entre sí ".

El artículo se publicará a finales de este mes en la revista. Transacciones IEEE sobre robótica . Rubenstein es la profesora Lisa Wissner-Slivka y Benjamin Slivka de Ciencias de la Computación en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern.

La ventaja de un enjambre de pequeños robots, frente a un gran robot o un enjambre con un robot líder, es la falta de un control centralizado, que puede convertirse rápidamente en un punto central de falla. El algoritmo descentralizado de Rubenstein actúa a prueba de fallas.

"Si el sistema está centralizado y un robot deja de funcionar, entonces todo el sistema falla, ", Dijo Rubenstein." En un sistema descentralizado, no hay ningún líder que diga a los demás robots qué hacer. Cada robot toma sus propias decisiones. Si un robot falla en un enjambre, el enjambre todavía puede realizar la tarea ".

Todavía, los robots necesitan coordinarse para evitar colisiones y puntos muertos. Para hacer esto, el algoritmo ve el suelo debajo de los robots como una cuadrícula. Al usar tecnología similar al GPS, cada robot sabe dónde se encuentra en la cuadrícula.

Antes de tomar una decisión sobre dónde mudarse, cada robot usa sensores para comunicarse con sus vecinos, determinar si los espacios cercanos dentro de la cuadrícula están vacíos u ocupados.

"Los robots se niegan a moverse a un lugar hasta que ese lugar esté libre y hasta que sepan que ningún otro robot se está moviendo hacia ese mismo lugar, ", Dijo Rubenstein." Son cuidadosos y reservan un espacio con anticipación ".

Incluso con toda esta cuidadosa coordinación, los robots todavía pueden comunicarse y moverse rápidamente para formar una forma. Rubenstein logra esto manteniendo a los robots miopes.

"Cada robot solo puede detectar a tres o cuatro de sus vecinos más cercanos, ", Explicó Rubenstein." No pueden ver a través de todo el enjambre, lo que hace que sea más fácil escalar el sistema. Los robots interactúan localmente para tomar decisiones sin información global ".

En el enjambre de Rubenstein, por ejemplo, 100 robots pueden coordinarse para formar una forma en un minuto. En algunos enfoques anteriores, podría llevar una hora completa. Rubenstein imagina que su algoritmo podría usarse en flotas de automóviles sin conductor y en almacenes automáticos.

"Las grandes empresas tienen almacenes con cientos de robots que realizan tareas similares a las que hacen nuestros robots en el laboratorio, ", dijo." Necesitan asegurarse de que sus robots no chocan, pero que se muevan lo más rápido posible para llegar al lugar donde eventualmente le dan un objeto a un humano ".