طريقة جديدة لتنظيم التعاون الناجح بين الروبوتات

أظهرت دراسة جديدة من جامعة ماساتشوستس أمهرست أن برمجة الروبوتات لإنشاء فرقها الخاصة والانتظار طوعيًا لزملائها في الفريق يؤدي إلى إنجاز المهام بشكل أسرع، مع إمكانية تحسين التصنيع والزراعة وأتمتة المستودعات. تم اختيار هذا البحث كمرشح لجائزة أفضل ورقة بحثية في أنظمة الروبوتات المتعددة في مؤتمر IEEE الدولي للروبوتات والأتمتة 2024.

يقول أحد مؤلفي الدراسة، هاو تشانغ، الأستاذ المشارك في كلية مانينج لعلوم المعلومات والحاسوب في جامعة ماساتشوستس أمهرست ومدير مختبر الروبوتات الموجهة نحو الإنسان: “هناك تاريخ طويل للنقاش حول ما إذا كنا نريد بناء روبوت بشري واحد قوي يمكنه القيام بجميع الوظائف، أو فريق من الروبوتات التي يمكنها التعاون.”

في بيئة التصنيع، يمكن أن يكون فريق الروبوتات أقل تكلفة لأنه يزيد من قدرة كل روبوت. يصبح التحدي بعد ذلك: كيف تنسق مجموعة متنوعة من الروبوتات؟ قد يكون بعضها ثابتًا في مكانه، بينما البعض الآخر متحرك؛ يمكن لبعضها رفع مواد ثقيلة، بينما البعض الآخر مناسب للمهام الأصغر.

كحل، أنشأ تشانغ وفريقه نهجًا قائمًا على التعلم لجدولة الروبوتات يسمى التعلم للانتظار الطوعي وتشكيل الفرق الفرعية (LVWS).

يقول تشانغ: “لدى الروبوتات مهام كبيرة، تمامًا مثل البشر. على سبيل المثال، لديهم صندوق كبير لا يمكن لروبوت واحد حمله. سيناريو سيحتاج إلى روبوتات متعددة للعمل معًا على ذلك.”

السلوك الآخر هو الانتظار الطوعي. يشرح تشانغ: “نريد أن يكون الروبوت قادرًا على الانتظار بنشاط لأن، إذا اختاروا حلًا جشعًا لأداء المهام الأصغر التي تكون متاحة على الفور، فلن يتم تنفيذ المهمة الأكبر أبدًا.”

لاختبار نهج LVWS الخاص بهم، أعطوا ستة روبوتات 18 مهمة في محاكاة حاسوبية وقارنوا نهج LVWS الخاص بهم بأربع طرق أخرى. في هذا النموذج الحاسوبي، هناك حل مثالي معروف لإكمال السيناريو في أسرع وقت ممكن. أجرى الباحثون تشغيل النماذج المختلفة من خلال المحاكاة وحسبوا مقدار سوء أداء كل طريقة مقارنة بهذا الحل المثالي، وهو مقياس يُعرف باسم عدم المثالية.

تراوحت طرق المقارنة من 11.8٪ إلى 23٪ من عدم المثالية. كانت طريقة LVWS الجديدة 0.8٪ من عدم المثالية. يقول ويليارد جوز، مؤلف مشارك في الورقة البحثية وطالب دكتوراه في علوم الكمبيوتر في مختبر الروبوتات الموجهة نحو الإنسان: “لذلك فإن الحل قريب من أفضل حل ممكن أو نظري.”

كيف يؤدي جعل الروبوت ينتظر إلى جعل الفريق بأكمله أسرع؟ ضع في اعتبارك هذا السيناريو: لديك ثلاثة روبوتات – اثنان يمكنهما رفع أربعة أرطال لكل منهما وواحد يمكنه رفع 10 أرطال. أحد الروبوتات الصغيرة مشغول بمهمة مختلفة وهناك صندوق يزن سبعة أرطال يحتاج إلى نقله.

هذا المحتوى تم باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي