MIT : des cartes 4D pour aider les drones à éviter les obstacles mobiles 

Des chercheurs du MIT spécialisés dans le travail collaboratif de groupes de robots ont annoncé hier un algorithme qui permet aux robots d'éviter des objets en mouvements. Comme l’expliquent les chercheurs, il y a deux manières de diriger des groupes de robots : soit de façon centralisée, où un seul ordinateur prend les décisions pour toute l'équipe ; soit de façon décentralisée, où chaque robot prend ses propres décisions. Cette seconde approche est beaucoup plus appropriée pour intégrer des observations locales, mais elle est aussi beaucoup plus délicate, car chaque robot doit deviner ce que vont faire ses partenaires. L’algorithme du MIT adopte l’approche décentralisée et prend en compte aussi bien les obstacles fixes que les obstacles mobiles.

Chaque robot s’appuie sur ses propres observations pour cartographier son environnement immédiat sans obstacle. Il transmet ensuite cette carte aux robots situés à proximité. Quand le robot reçoit la carte de son voisin, il la superpose avec sa propre carte et la transmet à d’autres robots. Parce que chaque robot communique uniquement avec ses voisins proches, les besoins en bande passante sont peu importants, ce qui est appréciable quand il y a beaucoup de robots. Au final, chaque robot se retrouve avec une carte sur laquelle il peut « voir » les obstacles détectés par l'équipe tout entière. L'algorithme met en évidence les obstacles en mouvement en ajoutant le temps comme quatrième dimension à la cartographie. Ce paramètre supplémentaire permet d’anticiper l’évolution de la carte en trois dimensions en estimant le déplacement de l'obstacle dans les secondes suivantes.

Faire voler des drones en escadrille 

Dans les simulations réalisées avec des escadrons de drones, l’algorithme a permis de fournir à chaque robot volant un plan de vol identique que celui obtenu en mode centralisé, mais avec de petites variations supplémentaires pour rendre compte de l’évolution des conditions. « Ces résultats sont vraiment très satisfaisants, car ils combinent plusieurs objectifs très ambitieux », a déclaré Daniela Rus, professeure au Département de génie électrique et d’informatique du MIT et directrice du laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle de l’institut. « L’objectif du groupe de robots est d’abord local : ils doivent rester dans leur formation. Il a aussi un objectif global : définir l'endroit où ils veulent aller ou suivre la trajectoire que l’on a définie pour eux », a expliqué Daniela Rus. « Nous les faisons évoluer dans un monde comportant des obstacles statiques et des obstacles dynamiques inattendus, et nous pouvons voir qu'ils réalisent leurs objectifs locaux et globaux ». 

Chaque robot met à jour ses cartes plusieurs fois par seconde, calcule la trajectoire qui lui permettra de « voir » les objectifs locaux et globaux. Pour simuler des environnements dans lesquels les hommes et les robots travaillent ensemble, les chercheurs testent également une version de leur algorithme sur des robots roulants qui doivent transporter collectivement un objet à travers une pièce dans laquelle se déplacent des humains. Les chercheurs présenteront leur algorithme à la Conférence internationale sur la robotique et l'automatisation (International Conference on Robotics and Automation - ICRA 2016) qui se tiendra à Stockholm du 16 au 21 mai.