Pinapayagan ng algorithm ang mga koponan ng robot na magsagawa ng mga misyon, tulad ng pagmamapa o paghahanap at pagsagip, na may kaunting pagsisikap.
Minsan ang isang robot ay hindi sapat.
Isaalang-alang ang isang misyon sa paghahanap at pagsagip upang makahanap ng isang turista na nawala sa kakahuyan. Ang mga tagapagligtas ay maaaring mag-deploy ng isang pulutong ng mga robot na may gulong na gagala sa gubat, posibleng sa tulong ng mga drone na inspeksyonin ang tanawin mula sa itaas. Halata ang mga pakinabang ng isang pangkat ng robot. Ngunit ang pag-aayos ng koponan na ito ay hindi isang madaling gawain. Paano matiyak na ang mga robot ay hindi doblehin ang pagsisikap ng bawat isa at huwag sayangin ang enerhiya sa isang nakalilito na tilas ng paghahanap?
З ang mga mananaliksik ay gumawa ng isang algorithm upang matiyak ang mabungang pakikipagtulungan ng mga robotic team na nangalap ng impormasyon. Ang kanilang diskarte ay batay sa pagbabalanse ng isang trade-off sa pagitan ng data na nakolekta at ang ginugol na enerhiya – na tinatanggal ang posibilidad na ang robot ay maaaring magsagawa ng isang walang kabuluhan maniobra upang makakuha ng kaunting impormasyon. Nagtalo ang mga mananaliksik na ang garantiyang ito ay mahalaga sa tagumpay ng mga pangkat ng robotic sa mapaghamong, hindi mahuhulaan na mga kapaligiran. "Ang aming pamamaraan ay nagbibigay ng ginhawa dahil alam naming hindi ito mabibigo, salamat sa pinakamasamang pagganap ng algorithm," sabi ni Xiaoi Cai, isang nagtapos na mag-aaral sa Department of Aeronautics and Astronautics MIT (AeroAstro).
Ipapakita ang pag-aaral sa IEEE International Conference on Robotics and Automation sa Mayo. Si Tsai ang pinuno ng akda. Ang mga kapwa may-akda nito ay si Jonathan Howe, isang propesor ng aeronautics at astronautics sa Massachusetts Institute of Technology McLaren; Brent Schlotfeldt at George J. Si Papas, kapwa mula sa University of Pennsylvania; at Nikolai Atanasov ng University of California, San Diego.
Ang mga pangkat ng robot ay madalas na umaasa sa isang pangunahing panuntunan sa pangangalap ng impormasyon: Ang mas, mas masaya. "Mukhang hindi kailanman masakit na mangalap ng maraming impormasyon," sabi ni Tsai. "Kung mayroong isang tiyak na buhay ng baterya, gamitin lamang natin ang lahat upang makuha hangga't maaari." Ang layuning ito ay madalas na isinasagawa nang sunud-sunod – sinusuri ng bawat robot ang sitwasyon at isa-isang pinaplano ang tilawanan nito. Ito ay isang simpleng pamamaraan at karaniwang gumagana ito nang maayos kapag ang impormasyon ay ang tanging layunin. Ngunit lumitaw ang mga problema kapag ang kahusayan ng enerhiya ay naging isang kadahilanan.
Sinabi ni Tsai na ang mga pakinabang ng pagkalap ng maraming impormasyon ay madalas na nababawasan sa paglipas ng panahon. Halimbawa, kung mayroon ka nang 99 mga imahe ng kagubatan, maaaring hindi mo na kailangang magpadala ng isang robot sa isang milya ang haba ng paghahanap upang maitali ang isang sandaandaan. "Gusto naming magkaroon ng kamalayan ng trade-off sa pagitan ng impormasyon at enerhiya," sabi ni Tsai. "Hindi laging mabuti na magkaroon ng maraming mga robot na gumagalaw. Sa katunayan, maaari itong maging mas masahol pa kung isasaalang-alang mo ang halaga ng enerhiya. "
Ang mga mananaliksik ay nakabuo ng isang koponan ng robot sa pag-iiskedyul ng algorithm na na-optimize ang balanse sa pagitan ng enerhiya at impormasyon. Ang "target function" ng algorithm, na tumutukoy sa halaga ng iminungkahing gawain ng robot, ay nagpapaliwanag ng mga nababawas na benepisyo ng pagtipon ng karagdagang impormasyon at ang tumataas na halaga ng enerhiya. Hindi tulad ng mga nakaraang pamamaraan ng pag-iiskedyul, hindi lamang ito tuloy-tuloy na nagtatalaga ng mga gawain sa mga robot. "Ito ay higit pa sa isang pagsisikap sa koponan," sabi ni Tsai. "Ang mga robot mismo ang bumuo ng plano ng koponan."
Ang pamamaraang Tsai, na tinawag na "Ibinahaging Lokal na Paghahanap," ay isang paulit-ulit na diskarte na nagpapabuti sa pagganap ng koponan sa pamamagitan ng pagdaragdag o pag-aalis ng mga indibidwal na trajectory ng robot mula sa pangkalahatang plano ng pangkat. Una, ang bawat robot nang nakapag-iisa ay lumilikha ng isang hanay ng mga potensyal na daanan na maaari nitong isagawa. Susunod, ang bawat robot ay nag-aalok ng mga daanan nito sa natitirang pangkat ng koponan. Tumatanggap o tinatanggihan ng algorithm ang mga mungkahi ng bawat tao depende sa kung tumataas o nababawasan ang target na pagpapaandar ng koponan. "Pinapayagan namin ang mga robot na magplano ng kanilang sariling mga daanan," sabi ni Tsai. "Kapag kailangan lamang nilang gumuhit ng isang plano ng koponan pinapayagan namin silang makipag-ayos. Kaya't ito ay isang medyo naipamahagi na pagkalkula. "
Karaniwang lokal na paghahanap ay napatunayan ang sarili sa simulasi ng computer. Nagsagawa ang mga mananaliksik ng isang algorithm laban sa mga kakumpitensya habang nagsasaayos ng isang simulate na koponan ng 10 mga robot. Bagaman tumagal nang kaunti ang ipinamahagi na lokal na paghahanap upang makalkula, tiniyak nito ang matagumpay na pagkumpleto ng misyon ng mga robot, sa bahaging tinitiyak na wala sa mga kasapi ng koponan ang nakakuha ng isang pag-aksay na ekspedisyon para sa kaunting impormasyon. "Ito ay isang mas mahal na pamamaraan," sabi ni Tsai. "Ngunit nakakakuha kami ng mas mahusay na mga resulta."
Ang pagsulong ay maaaring makatulong sa isang araw sa mga koponan ng mga robot na lutasin ang mga problema sa pangangalap ng impormasyon sa totoong mundo, kung saan ang enerhiya ay isang limitadong mapagkukunan, sabi ni Jeff Hollinger, isang robot engineer sa University of Oregon na hindi kasangkot sa pag-aaral. "Ang mga diskarteng ito ay naaangkop sa kaganapan na kailangan ng koponan ng robot na makompromiso sa pagitan ng kalidad ng sensor at pagkonsumo ng enerhiya. Kasama rito ang pagsubaybay sa hangin at pagsubaybay sa karagatan. "
Itinuturo din ni Tsai ang mga potensyal na aplikasyon sa pagmamapa at paghahanap at pagsagip – mga aktibidad na umaasa sa mahusay na koleksyon ng data. "Ang pagpapabuti ng pangunahing kakayahang mangalap ng impormasyon na ito ay magiging napaka epektibo," sabi niya. Susunod, plano ng mga mananaliksik na subukan ang kanilang algorithm sa mga robotic group sa lab, kasama ang isang halo ng mga drone at mga robot na may gulong.
Sanggunian: "Pagkalap ng impormasyon ng di-monotonous na enerhiya para sa magkakaiba-ibang mga koponan ng robot" Xiaoi Tsai, Brent Schlotfeldt, Kasra Hasusi, Nikolai Atanasov, George J. Papas at Jonathan P. Howe, Marso 26, 2021, Computer Science> Robotics.
arXiv: 2101.11093
Ang pag-aaral na ito ay bahagyang pinondohan ng Boeing at ng Joint Intelligent Systems Research and Technology Research Laboratory (DCIST CRA).