Robôs fazem fila em menos de um minuto

Correio Braziliense

postado em 02/03/2020 04:05

Para que os veículos autônomos se tornem uma realidade cotidiana, eles precisam navegar com segurança e perfeição, sem provocar batidas ou causar engarrafamentos desnecessários. A fim de ajudar a tornar isso possível, pesquisadores da Universidade de Northwestern, nos Estados Unidos, desenvolveram o primeiro algoritmo descentralizado que, de acordo com eles, garante colisões e impasses zero.

 

Os cientistas testaram o algoritmo em uma simulação de 1.024 robôs e com 100 robôs reais em laboratório. As máquinas se deslocaram de forma confiável, segura e eficiente ao formar uma fila predeterminada em menos de um minuto. “Se você tem muitos veículos autônomos na estrada, não quer que eles colidam uns com os outros ou fiquem presos em um impasse de locomoção”, disse Michael Rubenstein, da Northwestern, que liderou o estudo. “Ao entender como controlar nossos robôs para formar filas, podemos entender como controlar frotas de veículos autônomos enquanto eles interagem uns com os outros.” O artigo foi publicado na revista IEEE Transactions on Robotics.

 

A vantagem de um enxame de robôs pequenos — em comparação com um grande ou um grupo encabeçado por uma máquina líder — é a falta de um controle centralizado, que pode rapidamente se tornar um ponto central de erros. O algoritmo descentralizado de Rubenstein atua justamente à prova de falhas. “Se o sistema estiver centralizado e um robô parar de funcionar, todo o sistema falhará. Em um sistema descentralizado, não há líder dizendo a todos os outros robôs o que fazer. Cada robô toma as próprias decisões. Se um falha em um enxame, o enxame ainda pode realizar a tarefa.”

“Cuidadosos e míopes”

Ainda assim, os robôs precisam se coordenar para evitar colisões e impasses. Para fazer isso, o algoritmo vê o solo abaixo dos robôs como uma grade. Ao usar tecnologia semelhante ao GPS, cada robô está ciente de onde fica nessa plataforma. Antes de tomar uma decisão sobre para onde se mover, cada máquina usa sensores que se comunicam com os vizinhos, determinando se os espaços próximos dentro da grade estão vazios ou ocupados.

“Os robôs se recusam a se mudar para um local até que ele esteja livre e até que saibam que nenhum outro está se movendo para o mesmo lugar”, explicou Rubenstein. “Eles são cuidadosos e reservam um espaço com antecedência.” Mesmo com toda essa coordenação, as máquinas ainda são capazes de se comunicar e de se mover rapidamente para formar uma fila ou uma forma predeterminada. Rubenstein consegue isso mantendo os robôs “míopes”.

“Cada robô pode sentir apenas três ou quatro de seus vizinhos mais próximos”, explicou o pesquisador. “Eles não conseguem enxergar todo o enxame, o que facilita a escalabilidade do sistema. Os robôs interagem localmente para tomar decisões sem informações globais.” No enxame de Rubenstein, por exemplo, 100 robôs podem se coordenar para formar uma posição determinada em um minuto. Em algumas abordagens anteriores, podia-se levar uma hora inteira. Rubenstein imagina que seu algoritmo tem capacidade de ser usado em frotas de carros sem motorista e em armazéns automatizados.

“As grandes empresas têm armazéns com centenas de robôs realizando tarefas semelhantes às que os nossos fazem no laboratório”, disse o cientista. “Elas precisam garantir que seus robôs não colidam, mas se movam o mais rápido possível para chegar ao ponto em que eventualmente dão um objeto a um humano.”