Jezelf beschermen en tegelijkertijd een taak uitvoeren. Het is lastig voor robots. Zeker als ze daarbij samen moeten werken met heel veel andere robots. Een nieuw algoritme schiet de robot nu te hulp.

Stel: onderzoekers willen een grote groep robots samen laten werken. Dan moeten er eerst algoritmes worden gebouwd die gericht zijn op het volbrengen van de taak in kwestie. Maar wanneer robots zich alleen op die taak richten, gaat het mis. Dan botsen ze. Daarom worden de robots in aanvulling op dat algoritme ook voorzien van ‘zelfbeschermingsgedrag’. In feite krijgt elke robot een onzichtbare bubbel om zich heen waar andere robots vandaan moeten blijven. Zolang die ‘bubbel’ niet geraakt wordt, gaat het goed en verplaatsen de robots zich zonder problemen. Maar als je heel veel robots bij elkaar in een ruimte zet, gaat het juist door dat zelfbeschermingsgedrag fout. “Wanneer je te veel robots bij elkaar hebt, gaan ze zich zo focussen op ‘niet in botsing komen’ dat ze gewoon stoppen met bewegen. Hun zelfbeschermingsgedrag neemt het over en ze bevriezen. Het is onmogelijk voor ze om ergens heen te gaan, omdat elke beweging hun ‘bubbels’ zouden laten knappen.”

Nieuw algoritme
Aan het woord is Magnus Egerstedt, een roboticus verbonden aan Georgia Tech. Zijn team heeft een oplossing bedacht voor het probleem dat hij beschrijft. Egerstedt en collega’s ontwikkelden een nieuw veiligheidsalgoritme dat robots in staat stelt om dicht bij elkaar te komen zonder te botsen of te ‘bevriezen’. “We hebben de omvang van de ‘bubbel’ van elke robot zo klein mogelijk gemaakt,” stelt Egerstedt. “Ons systeem stelt de robots in staat om zo min mogelijk veranderingen aan te brengen in hun oorspronkelijke gedrag – dat erop gericht is de taak te volbrengen – en toch niet op elkaar te botsen.”

Experiment
Het is volgens de onderzoekers voor het eerst dat de wetenschap met zo’n weinig ingrijpend veiligheidsalgoritme op de proppen komt. En experimenten met het algoritme zijn veelbelovend (zie het filmpje hieronder). Vier robots komen elk vanuit een hoek op elkaar af rijden, ontmoeten elkaar in het midden van de ruimte, cirkelen op zeer kleine afstand om elkaar heen en vestigen zich vervolgens in een andere hoek dan waar ze vandaan kwamen. Hetzelfde lukt ook acht robots.

In de robotica wordt al langer gestreefd naar het vermijden van botsingen. Bijvoorbeeld tijdens het ontwikkelen van zelfrijdende auto’s. Zo is Google’s zelfrijdende auto heel goed in staat om botsingen te voorkomen. “Maar we hebben nog niet duizenden van deze autonome auto’s op de weg gezien,” benadrukt Egerstedt. “Robots zijn heel conservatief. Ze willen er zeker van zijn dat ze veilig zijn. Je kunt een snelweg met de technologie van vandaag nog niet vullen met zelfrijdende auto’s.” Vandaar dat het ontwikkelen van algoritmes zoals dat van Egerstedt heel belangrijk is.