Naujasis MIT algoritmas padeda robotams dirbti kartu, kad jie atliktų darbą

MIT tyrėjai sukūrė algoritmą, kuris koordinuoja robotų komandų darbą tokioms misijoms kaip žemėlapių sudarymas, paieška ir gelbėjimas sudėtingose, nenuspėjamose aplinkose. Paskola: Jose-Luisas Olivaresas, MIT

Algoritmas leidžia robotų komandoms atlikti tokias misijas, kaip žemėlapių sudarymas, paieška ir gelbėjimas, naudojant minimalias eikvotas pastangas.

Kartais nepakanka vieno roboto.

Pagalvokite apie paieškos ir gelbėjimo misiją, kad rastumėte pamestą klajūną miške. Gelbėtojai gali norėti dislokuoti būrį ratinių robotų, kurie klajotų po mišką, galbūt naudodami bepiločius orlaivius, išvalančius sceną iš viršaus. Robotikos komandos pranašumai yra akivaizdūs. Tačiau koordinuoti tą komandą nėra paprasta užduotis. Kaip užtikrinti, kad robotai nekartotų vienas kito pastangų ir nešvaistytų energijos sudėtingoje paieškos trajektorijoje?

SU: Tyrėjai sukūrė algoritmą, užtikrinantį vaisingą informacijos rinkimo robotų komandų bendradarbiavimą. Jų požiūris grindžiamas „išeikvotos energijos“ subalansavimu tarp surinktų duomenų, o tai pašalina galimybę, kad robotas padarytų nenaudingas detales, kad gautų tik mažai informacijos. Tyrėjai teigia, kad šis užtikrinimas yra gyvybiškai svarbus robotų komandų sėkmei sudėtingoje, nenuspėjamoje aplinkoje. „Mūsų metodas yra patogus, nes žinome, kad jis nepavyks dėl prasčiausio algoritmo veikimo“, – sakė „MIT AeroAstro“ magistrantė Xiaoyi Cai.

Tyrimas bus pristatytas IEEE tarptautinėje robotikos ir automatikos konferencijoje gegužę. Cai yra pagrindinis laikraščio autorius. Jo bendraautoriai yra IT Onatanas Hovas, MC aviacijos profesorius, „Aerospace RC Maclaurin“; Bransas Schlotfeldas և George Lodge Pa. Pappas, abu iš Pensilvanijos universiteto; և Nikolajus Atanasovas iš Kalifornijos universiteto, San Diege.

Robotų komandos dažnai remiasi viena aukščiausia taisykle rinkdami informaciją. Daugiau. „Daroma prielaida, kad tai niekada netrukdo rinkti daugiau informacijos“, – sako Kay. “Jei yra tam tikras baterijos veikimo laikas, naudokime ją tik tam, kad gautume kuo daugiau pelno.” Šis tikslas dažnai pasiekiamas nuosekliai. Kiekvienas robotas įvertina situaciją vienas po kito և planuoja savo trajektoriją. Tai tik procedūra: paprastai veikia gerai, kai informacija yra vienintelis tikslas. Tačiau problemų kyla, kai energijos vartojimo efektyvumas tampa vienu iš veiksnių.

Cai sako, kad papildomos informacijos rinkimo nauda laikui bėgant dažnai mažėja. Pvz., Jei jau turite 99 miško nuotraukas, jums gali nereikėti siųsti roboto ieškoti mylių, kad gautumėte 100-tą. „Mes norime sužinoti apie informaciją ir energijos mainus“, – sako Kay. „Visada šalia nėra vis daugiau robotų. Tai iš tikrųjų gali pablogėti, kai atsižvelgsite į energijos kainą “.

Mokslininkai sukūrė robotizuotą komandos planavimo algoritmą, kuris optimizuoja energijos pusiausvyrą tarp informacijos. „Roboto pasiūlytos užduoties vertę nustatančioje algoritmo„ objektyvioje funkcijoje “atsižvelgiama į mažėjančią papildomos informacijos rinkimo naudą ir didėjančias energijos sąnaudas. Skirtingai nuo išankstinio planavimo metodų, tai paprasčiausiai nereiškia užduočių robotams iš eilės. „Tai daugiau bendros pastangos“, – sakė Kay. – Komandos planą kuria robotai.

„Cai“ metodas, vadinamas paskirstyta vietine paieška, yra iteracinis metodas, kuris pagerina komandos veiklą pridedant arba pašalinant atskirus roboto takelius iš bendro grupės plano. Pirma, kiekvienas robotas savarankiškai sukuria daugybę galimų trajektorijų, kuriomis jis gali vadovautis. Tada kiekvienas robotas siūlo savo trasas likusiai savo komandai. Tada algoritmas priima ar atmeta kiekvieną atskirą pasiūlymą, priklausomai nuo to, ar jis padidina, ar sumažina objektyvią komandos funkciją. „Mes leidžiame robotams planuoti savo trajektorijas“, – sako Kay. „Tik tada, kai jie turi sudaryti komandos planą, mes leidžiame jiems derėtis. Taigi, tai gana paskirstytas skaičiavimas “.

Paskirstyta vietinė paieška įrodė savo griežtumą kompiuterinėse simuliacijose. Tyrėjai palygino savo konkurentų algoritmą, kad koordinuotų imituotą 10 robotų komandą. Nors paskirstyta vietinė paieška užtruko šiek tiek ilgiau nei skaičiavimas, ji užtikrino sėkmingą roboto misijos pabaigą, iš dalies užtikrindama, kad nė vienas komandos narys nebūtų laikomas nenaudinga ekspedicija dėl minimalios informacijos. „Tai brangesnis metodas“, – sako Kay. – Bet mes pasiekiame rezultatų.

Proveržis vieną dieną galėtų padėti robotų komandoms išspręsti realaus pasaulio informacijos rinkimo problemas, kai energija yra pagrindinis šaltinis, sakė tyrime nedalyvavęs Oregono valstijos universiteto robotikos ekspertas Geoffas Hollingeris. „Ši technika veikia, kai robotų komanda turi eiti į kompromisus dėl kokybės„ energijos sąnaudų “. Tai apims oro stebėjimą ir vandenynų stebėjimą “.

Cai atkreipia dėmesį į galimą pritaikymą paieškos ir gelbėjimo žemėlapiuose. Veiksmai, kuriais remiamasi efektyviu duomenų rinkimu. „Gerinti gebėjimus rinkti šią informaciją bus gana efektyvu“, – sakė jis. Tyrėjai planuoja laboratorijoje išbandyti savo algoritmą su robotų grupėmis, įskaitant nepilotuojamų orlaivių (UAV) mišinį.

Nuoroda. Xiaoyi Cai, Brentas Schlotfeldtas, Kasra Khosoussi, Nikolajus Atanasovas, George’as J. Pappasas և Jonathanas P. How “Nemonotoniškos energijos supratimo informacijos rinkimas vienarūšėms robotų komandoms”. Kompiuterija> Robotika,
„arXiv“: 2101.11093:

Šį tyrimą iš dalies finansavo „Boeing“, armijos tyrimų laboratorijos platinamas bendras išmaniųjų sistemų ir technologijų tyrimų aljansas (DCIST CRA).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

36 Nykštukų galaktikos kartu buvo „Naujųjų žvaigždžių kūdikių bumas“

„Rutgers“ išvados nėra skirtos ginčyti dabartinių idėjų apie galaktikų atsiradimą ir gali padidinti mūsų supratimą apie visatą. Kreditas: Rutgerso universitetas, Naujasis Bransvikas Stebina tai, kaip...

Newsletter

Subscribe to stay updated.