無人機(jī)通過有限的通信協(xié)作探索場景

溝通是任何團(tuán)隊嘗試協(xié)作完成任務(wù)的關(guān)鍵，無論是由人員還是自主機(jī)器人組成。但是，雖然人們可以使用直覺和經(jīng)驗來管理不可預(yù)見的情況，但機(jī)器人無法在其編程之外進(jìn)行操作。

對于在野外作戰(zhàn)的許多無人機(jī)中隊- 也許在具有厚混凝土墻的核設(shè)施中尋找輻射泄漏或者映射數(shù)英里的海底 - 保持不斷接觸是不可能的。因此，他們的編程必須能夠適應(yīng)諸如不斷變化的操作區(qū)域或突然失去通信等挑戰(zhàn)。

Michael Milus Yoh和Duke大學(xué)副教授Michael Zavlanos正致力于間歇性通信協(xié)議，允許機(jī)器人暫時斷開連接，在這些困難的地形中自主運(yùn)行。

“通過斷開與網(wǎng)絡(luò)的連接，機(jī)器人可以覆蓋不受通信限制的不同區(qū)域，”Zavlanos說。“我們的目標(biāo)是確保他們最終能夠在正確協(xié)商的會議地點(diǎn)重新連接，以便在彼此之間傳遞信息。”

但是當(dāng)機(jī)器人沒有在預(yù)定時間到達(dá)通信點(diǎn)時會發(fā)生什么?其他機(jī)器人會永遠(yuǎn)等待嗎?如果一下子出現(xiàn)一些問題，整個系統(tǒng)就會因機(jī)器人在不同位置等待彼此而陷入僵局。

為了解決這個問題，Zavlanos以他們可以容忍通信地點(diǎn)到達(dá)時間的不確定性的方式編程他的機(jī)器人中隊。通過這種方式，可以保證發(fā)生通信事件，并且信息最終可以間歇性地從任何機(jī)器人傳播到團(tuán)隊中的任何其他機(jī)器人。雖然這個問題對于只有少數(shù)機(jī)器人的小型團(tuán)隊來說似乎很簡單，但是當(dāng)擴(kuò)展到數(shù)十架無人機(jī)或更多時，它很快就會變得令人生畏。

“我們真正想要回答的問題是哪些機(jī)器人應(yīng)該何時何地進(jìn)行通信，以便信息可以無限期傳播，”Zavlanos說。“我們還希望這些機(jī)器人能夠僅使用本地信息以分布式方式設(shè)計這些通信事件序列，即使它們在大多數(shù)情況下基本上彼此斷開連接。”

Zavlanos目前的工作涉及四個自動地面機(jī)器人，搜索四個不同顏色的星星，代表重要的信息。模擬還包括用于潛在通信的各種標(biāo)記位置。當(dāng)他們通過他們的搜索模式并相互通信時，最終一個機(jī)器人收集所有四顆星并將它們返回給用戶。

“在這個特定的實驗中，機(jī)器人已經(jīng)預(yù)先知道他們需要完成哪些任務(wù)，”Zavlanos說。“但我們也正在開發(fā)一種自適應(yīng)版本，其中任務(wù)是實時公布的，機(jī)器人必須規(guī)劃新的搜索路徑，同時確保他們的通信協(xié)議保持完整。”