Исследователи технологического института штата Джорджия учат роботов избегать столкновений
В робототехнике есть модное направление: создавать сообщество («рой») мини-роботов, которые, как представляется, должны сообща выполнять поставленную им задачу. Налицо признаки дробления «инструмента» и переход от моносистемы к полисистеме (используются в ТРИЗ – Теории решения изобретательских задач). «Рой» маленьких роботов ещё больше напоминает «маленьких человечков» из АРИЗ (Алгоритм Решения Изобретательских Задач). Чтобы сообща решить поставленную задачу, «маленькие человечки» должны действовать скоординировано между собой. И, по крайней мере, они не должны друг с другом сталкиваться.

В Технологическом институте исследователи разрабатывали способы, позволяющие многочисленным мобильным роботам перемещаться в «рое» без столкновений друг с другом, и не создавая помех движению. Это будет очень важно, когда дороги будут заполнены автономными автомобилями.
Основная проблема в организации движения роботов в большом «рое» без столкновений состоит в том, что нынешние роботы подвержены своеобразной «паранойе». Роботы снабжены датчикам «панической зоны». И, если какой-либо объект (например, другой робот) попадает в «паническую зону», робот «паникует» и прекращает своё движение. Если в «рое» только два перемещающиеся робота, они могут держаться в стороне друг от друга. Но когда количество роботов в «рое» растёт, их «панические зоны» начинают перекрываться. И происходит «глобальный паралич роботов». Или как исследователи выразились (более техническим языком), «когда количество роботов и сложность задачи увеличиваются, становится все более и более трудным разработать один единственный контроллер, который одновременно решает многие задачи. Например, синхронизирует движения роботов, предотвращает столкновения, поддерживает связь между роботами».
Обычно, чтобы выполнить поставленные задачи, роботы используют несколько различных систем управления. Основной контроллер фокусируется на том, чтобы заставить робота сделать, что-то нужное, например, «идти туда». Вторичный контроллер или контроллер безопасности, удостоверяется, что, в то время как основной контроллер делает своё дело, робот не сталкивается с другим роботом. Большую часть времени контроллер безопасности пассивен. Но он может переопределить основной контроллер, если он думает, что есть опасность столкновения. Проблемы начинают возникать, когда контроллер безопасности только и делает, что почти все время переопределяет основной контроллер. Это означает, что робот так занят своей безопасностью, что не может выполнять свою основную задачу.

Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали контроллер безопасности для мобильных роботов, чтобы он был минимально «агрессивным» к основному контроллеру. Это означает, что «вмешательство в работу основного контроллера происходит только тогда, когда столкновение или потери связи между роботами действительно неизбежны». Чтобы опробовать свои алгоритмы в «рое», был использован маленький швейцарский мобильный робот Khepera III.

Как видно на видео, сначала все роботы стремятся достичь пункта назначения (красного квадратика). И происходит их множественное столкновение. Затем включается контроллер предотвращения множественных столкновений. И роботы, вместо того, чтобы двигаться по прямолинейному пути начинают кружиться вокруг пункта назначения. «Увидев» большого робота, «рой» уступает ему дорогу.