如何避免机器人相撞？乔治亚理工要克服机器人的「被破坏妄想症」

乔治亚理工学院的研究人员在教机器人如何避免相撞。

如果你还没注意到，那我要说，我们在这里是非常、非常支持尽可能地使用机器人的。作为记者，我们并不会真正思考不断增加机器人的后果，而如果不对此多加注意的话，就可能会由于机器人过多而产生各种问题。更糟糕的情况是，一堆机器人一天到晚都在试图避免彼此相撞，而没做任何有用的事情。

在乔治亚理工学院，Li Wang 与 Aaron D. Ames 教授和 Magnus Egerstedt 就在研究如何能够让大量机器人一起工作，而不会相撞，或是挡住其它机器人的路。这对像我这样，有着 37 个 Roomba 自动吸尘器的人来说，真的是很重要的；而如果你能够想见未来路上满是自动驾驶汽车的情景，你也会认同这项研究的重要性的。

最根本的问题在于机器人的「被害妄想症」。当机器人在四处移动的时候，出于安全的考虑，它们会保持一个基于传感器的「恐慌区域（panic zone）」，如果任何东西进入到这个区域中，它们就会十分害怕然后停止移动。如果只有两个机器人在行动，它们可以保持一个合适的距离，但是当机器人的数量增长，「恐慌区域」重合的概率也直线上升，而当这种情况出现的时候，大面积的机器人瘫痪也不远了。或者正如乔治亚理工的研究人员说的那样：「当机器人数量增长，且任务难度上升的时候，设计一个能够进行多任务处理的单一控制器就变得更加困难了，例如，形成各种形状、避免碰撞和维持网络连接。」

往常，机器人们使用不同的控制系统，来完成不同的任务。主控制器的主要工作就是让机器人做些事情，例如「走到那里去」，辅助控制器（secondary controller，也叫作安全控制器）用于保证机器人不会在主控制器运行的时候撞到其它东西。在多数情况下，安全控制器是被动运行的，但是当它认为情况危急的时候，它能够超驰主控制器。而当安全控制器总是超驰主控制器的时候，问题就产生了，因为机器人会忙于「保证安全」，从而无法完成原本的任务。

来自瑞士的机器人制造团队 K-Team Khepera III 机器人是一个装有多个传感器的小型机器人。

为了解决这一问题，乔治亚理工的这个团队研发了一种用于移动机器人的新型安全控制器，它能尽量避免影响主控制器的工作，也就是说，「只在碰撞、或失去连接的问题已经迫在眉睫的时候，才启动避让的行为。」（为了在真正的机器人群中测试他们的算法，他们使用了 Khepera III——一种瑞士公司 K-Team 生产的小型移动机器人。）在理想情况下，所有安全控制器在所有场景下都会依此工作，但是真正困难的事情是，在从原理上能够完成「多项必须达成的目标」的同时，能够「从原理上保证避免碰撞和维持连接。」「保证」和「从原理上」这两个词对控制器的使用者来说当然是好的，然而我想对设计者来说却十分令人头痛。

然而最终，乔治亚理工还是让这一切实现了。

「一个拒绝独自行动的机器人」这句话，在我听来像是代码化的「难以预测的任性人类」。

这项技术同样也适用于四轴飞行器。

研究人员认为，这样的技术，在自动驾驶汽车与运输飞机越来越多的未来会更加重要。安全问题自然需要关注，但是如果机器人无法在保证安全的同时完成任务，那么不论我们拥有多少机器人，它们都不会有太大的用处。

本文选自：IEEE Spectrum；机器之心编译；