Robots vermijden files dankzij een beetje chaos

Wanneer grote groepen robots samenwerken in een beperkte ruimte, kunnen ze elkaar gemakkelijk blokkeren. Dat leidt tot opstoppingen en vertragingen, vergelijkbaar met files op de weg. Onderzoekers van Harvard hebben nu ontdekt dat een kleine dosis willekeur in het gedrag van robots juist kan helpen om dergelijke problemen te voorkomen.

Het onderzoek richtte zich op situaties waarin veel robots tegelijkertijd taken uitvoeren, bijvoorbeeld in magazijnen, fabrieken of schoonmaakomgevingen. Met behulp van wiskundige modellen onderzochten de wetenschappers wanneer de kans op botsingen en opstoppingen het grootst is.

De opvallende conclusie: robots functioneren efficiënter wanneer hun bewegingen niet volledig voorspelbaar zijn. Een beperkte hoeveelheid ‘ruis’ in hun navigatie zorgt ervoor dat ze elkaar gemakkelijker kunnen ontwijken. In plaats van uitsluitend kaarsrechte routes te volgen, maken ze kleine afwijkingen waardoor ze flexibeler reageren op andere robots in hun omgeving.

De onderzoekers testten hun theorie in computersimulaties waarbij robots willekeurige startpunten en bestemmingen kregen. Robots die zonder afwijkingen recht op hun doel afreden, veroorzaakten vaker opstoppingen. Robots die juist een beetje zigzagden, konden beter langs elkaar manoeuvreren. Te veel willekeur bleek echter ook nadelig, omdat de routes dan onnodig lang worden. De beste resultaten werden bereikt met een zorgvuldig afgewogen middenweg.

Voor praktijkproeven werkte het Harvard-team samen met natuurkundige Federico Toschi van de Technische Universiteit Eindhoven. In een laboratorium werden rijdende robots gevolgd via een camerasysteem aan het plafond. De waargenomen bewegingspatronen kwamen overeen met de voorspellingen uit de simulaties.