美研究人員開發(fā)出分散算法 自動駕駛汽車成為日?，F(xiàn)實又進了一步

為了讓自動駕駛汽車成為日常現(xiàn)實，它們需要安全、完美地在彼此之間導航，而不會撞車或造成不必要的交通堵塞。

為了幫助實現(xiàn)這一目標，美國西北大學的研究人員開發(fā)了第一個分散算法，該算法保證無碰撞、無擁堵。

研究人員在實驗室模擬1024個機器人和100個真實機器人群體中測試了該算法。在不到一分鐘的時間里，這些機器人可靠、安全、高效地會聚在一起，形成一個預先確定的形狀。

“如果路上有很多自動駕駛汽車，你肯定不希望它們相撞或陷入僵局?！鳖I導這項研究的西北大學的邁克爾·魯賓斯坦說，“通過了解如何控制我們的機器人排列隊形，我們可以了解如何控制自動駕駛車隊，因為它們之間的相互作用。”

這篇論文將于本月晚些時候發(fā)表在《IEEE機器人學報》上。魯賓斯坦是西北大學麥考密克工程學院計算機科學的教授。

一群小型機器人與一個大型機器人或一個領頭機器人相比的優(yōu)勢是缺乏集中控制，這可能很快成為故障的中心。魯賓斯坦的分散算法可起到故障保護作用。

“如果系統(tǒng)是集中的，機器人停止工作，那么整個系統(tǒng)就會失靈?！濒斮e斯坦說，“在一個分散的系統(tǒng)中，沒有領導者告訴所有其他機器人該做什么。每個機器人都有自己的決定。如果一個機器人在一個群體中失敗了，這個群體仍然可以完成任務?！?/p>

盡管如此，為了避免碰撞和鎖死，機器人需要進行協(xié)調。為此，算法將機器人下方的地面視為一個網格。通過使用類似GPS的技術，每個機器人都知道自己在網格中的位置。

在決定移動到哪里之前，每個機器人都使用傳感器與它相鄰的機器人進行通信，確定網格中附近空間是空閑的還是被占用的。

“機器人拒絕移動到一個地方，直到那個地方是空閑的，直到它們知道沒有其他機器人移動到同一個地方。”魯賓斯坦說，“它們很小心，會提前預留位置。”

即使有這些精心的協(xié)調，機器人仍然能夠溝通，并迅速移動形成一個隊形。魯賓斯坦通過保持機器人附近的視野來實現(xiàn)這一點。

“每個機器人只能感知三四個最近的機器人。”魯賓斯坦解釋說，“它們無法看到整個群體，這使得擴展系統(tǒng)更容易。這些機器人在沒有全局信息的情況下進行局部決策?！?/p>

例如，在魯賓斯坦的群體中，100個機器人可以在一分鐘內協(xié)調形成一個隊形。在以前的一些方法中，可能需要整整一個小時。魯賓斯坦設想，他的算法可以用于無人駕駛汽車車隊和自動化倉庫。

“大公司的倉庫里有數(shù)百個機器人，它們所做的工作與我們的機器人在實驗室里做的工作類似?！濒斮e斯坦說，“這就需要確保機器人不會碰撞，但又要盡可能快地移動到最終將物體交給人類的地方。”