Roje robotů vytvářejí složité formace, aniž by je někdo centrálně řídil

Vědci z Northwestern University zkonstruovali 100 malých mobilních robotů. Jsou vysocí 12 cm a v průměru měří 10 cm. Roboti spolu komunikují a při pohybu vytvářejí různé formace, aniž by se sráželi či blokovali.

Roje malých, levných robotů jsou velmi zajímavým polem robotického výzkumu. Inspirace hmyzím světem je naprosto zřejmá. Jednotlivý mravenec přes své vynikající schopnosti toho moc nedokáže. Ale mraveniště, to je něco zcela jiného. S rojem robotů lze provádět činnosti, které by větší robot nedokázal nebo by je vykonal neefektivně. Roj menších robotů dokáže tyto činnosti provést spolehlivěji a levněji.

Vyrobit malého robota je poměrně technicky snadné. Obtížnější je zajistit, aby jednotliví robůtci spolupracovali a jako celek dělali to, co je třeba. A opravdový problém to je v případě složitých činností. Jak je všechny najednou ovládat a koordinovat?

Badatelé na Northwestern University v Evanstonu pracují na decentralizovaném ovládání stovky stejně naprogramovaných robůtků. Řešení robotům umožňuje vytvářet a měnit formace, aniž by do sebe narazili nebo se dotkli.

Jak roboti vědí, kam se přesunout? Je to poměrně jednoduché. Celý roj dostane za úkol zaujmout určitou formaci, přičemž každý robot si vybere cílové místo tak, aby byl součástí celku, a pak si naplánuje trasu, jak se na toto cílové místo dostat. Pro usnadnění se poloha určuje vždy jako průsečík na dvourozměrné diskrétní (tedy celočíselné) mřížce.

Mohou nastat dva problémy: za prvé si bez centrálního řízení dva nebo více robotů mohou zvolit stejné cílové místo, a za druhé, žádný jednotlivý robot nedokáže naplánovat svou trasu na cílové místo tak, aby bylo jisté, že nenarazí do jiného.

Tyto problémy se řeší vzájemnou komunikací robotů – domlouvají se nejen proto, aby se nesrazili, ale také proto, aby zjistili, kde jsou ostatní, a zda by nebylo výhodnější vyměnit si cílové pozice. Roboti jsou všichni stejní, a tak jim je jedno, kde nakonec každý skončí. Důležité je, aby všechny cílové pozice byly zaplněné, a aby tedy vznikla požadovaná formace. Jestliže při vzájemné komunikaci roboti zjistí, že výměna cílového místa bude znamenat kratší dráhu pohybu, pak si místo vymění. Algoritmus zároveň zajišťuje, že všechny cílové pozice jsou nakonec zaplněny. Algoritmus vycházející ze vzájemné komunikace robotům pomáhá do sebe nenarážejí – využívá se zde příkazu „čekat“.



Další články k tématu: Články