Исследователи обнаружили, что небольшое изменение в алгоритме координации позволяет роям мобильных роботов преодолевать узкие пространства без характерного «эффекта пробки». Решение, основанное на принципах физики гранулированных материалов, может кардинально изменить применение многороботных систем в поисково-спасательных операциях.
Проблема «квантованного потока»
Когда рой роботов движется к единственному узкому проходу, возникает эффект, известный как jamming (заклинивание)¹. Роботы блокируют друг друга, образуя своеобразную «пробку», которая не рассасывается самостоятельно. Это явление хорошо изучено в физике сыпучих материалов и толп людей, однако для роботов специфика в том, что каждый агент активно управляет своим движением.
Простое решение
Авторы работы применили концепцию из физики гранулированных потоков: добавили небольшое случайное смещение к целевым векторам движения каждого робота. Вместо того чтобы все агенты прямолинейно стремились к одной точке прохода, каждый добавлял небольшую «рябь» в своё направление.
Этот подход воспроизводит поведение, наблюдаемое в стаях птиц и косяках рыб — небольшая непредсказуемость на индивидуальном уровне обеспечивает плавность на уровне группы.
Применения
Роевая робototехника — перспективное направление для поисково-спасательных операций в разрушенных зданиях, где многочисленные маленькие роботы могут покрыть большую площадь. Также актуально для сельскохозяйственных роёв (опыление, мониторинг полей) и военного применения.
Российский контекст
В России роевая робototехника разрабатывается в нескольких организациях: Фонд перспективных исследований (ФПИ) финансирует проекты в области автономных групповых систем. МГТУ им. Баумана и МФТИ ведут академические исследования. МЧС проявляет интерес к поисковым роботам для чрезвычайных ситуаций.
---
¹ Источник: New Scientist — https://www.newscientist.com/article/2471022-this-simple-change-stops-robot-swarms-from-getting-stuck/