Российские математики упростили управление «роями» роботов

Для этого ученые оптимизировали обмен данными между отдельными участниками «роя» за счет набора специальных уравнений.

ТАСС, 23 декабря. Ученые из России придумали, как упростить контроль над «роями» роботов и другими сложными системами, которые состоят из множества однообразных управляющих систем и датчиков. Результаты их исследования опубликовал Journal of the Franklin Institute, кратко об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда.

«Мы показали, что при управлении большой системой не обязательно учитывать вклад каждого устройства. Значит, в некоторых случаях можно сэкономить на реальном оборудовании. Мы надеемся, что описанный подход позволит создать экологичную промышленность и пересмотреть зачастую избыточные требования к производственным объектам», — рассказал один из авторов статьи, заведующий лабораторией Института проблем машиноведения РАН (Санкт-Петербург) Игорь Фуртат.

Многие живые существа — например, рыбы, насекомые, птицы и млекопитающие, могут объединяться в огромные группы из нескольких сотен или тысяч особей. Несмотря на огромное число индивидов, подобные «рои» животных могут почти идеально выполнять сложные синхронизированные маневры. Математики, инженеры и ученые начали детально изучать подобные формы коллективного поведения. Благодаря этому стало возможно воспроизвести самые простые из этих форм в поведении «роящихся» роботов.

Фуртат и его коллеги разработали подход, который позволяет значительно упростить контроль над подобными роями роботов и любыми другими сложными системами, для которых характерно много однотипных управляющих систем, датчиков и манипуляторов.
Российские математики выяснили, что количество измерений с датчиков и интенсивность обмена данными между отдельными роботами в «рое» можно резко уменьшить при помощи разработанного ими набора дифференциальных уравнений. Подобный подход можно применять как для управления самостоятельными машинами, так и для контроля над сложными промышленными объектами.

В частности, исследователи проверили работу этих уравнений на компьютерной модели осевого компрессора — промышленного прибора, который повышает давление воздуха за счет его взаимодействия с набором движущихся и неподвижных лопаток, прикрепленных к оси устройства. Как правило, для максимальной эффективности эти установки оснащают множеством дорогостоящих датчиков, которые отслеживают давление воздуха в разных частях компрессора.

Как показали расчеты Фуртата и его коллег, разработанный ими набор уравнений позволяет заметно снизить число подобных датчиков, а также упростить управляющие системы компрессора без снижения его производительности. Это позволит сократить расходы на производство сложных промышленных установок и одновременно сделает их более экологичными, подытожили ученые.