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Un nuevo sistema de coordinación entre robots permite que se organicen sin un líder

Los autómatas toman decisiones colegiadas pero defendiendo cada uno su propio interés


Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid y de la UNED han creado un sistema de coordinación entre robots que les permite funcionar como un grupo sin líder, que toma decisiones colegiadas y en el que todos intentan defender sus propios intereses (pero buscando el bien común). El sistema puede utilizarse en los túneles del alcantarillado o en las galerías de una mina, por ejemplo.




Los e-pucks utilizados en el experimento. Fuente: UPM.
Los e-pucks utilizados en el experimento. Fuente: UPM.
La robótica cognitiva está evolucionando desde los sistemas clásicos constituidos por un único robot a sistemas basados en equipos de robots formados por varios componentes heterogéneos que operan juntos, incluso colaborando, para realizar las tareas que les hayan sido encomendadas.

“Estos sistemas van a ser de aplicación en los años venideros en los distintos sectores y escenarios que se contemplan en las recomendaciones europeas. Tanto sectores industriales como de servicios profesionales y domésticos, de seguridad o espaciales, admiten en casi cualquier escenario de aplicación, como por ejemplo de robots asistenciales, de vigilancia, de exploración, etcétera, la utilización de este tipo de sistemas”, explica Javier de Lope, del Grupo de Robótica Cognitiva Computacional de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en una nota de prensa de la universidad.

Un ejemplo de la aplicación de estos robots son los túneles del sistema de alcantarillado o las galerías de una mina, lugares idóneos para que realicen su trabajo y se comuniquen entre sí con el objetivo, por ejemplo, de diseñar un mapa del terreno. Investigadores de la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED), junto a científicos de la UPM, han validado un sistema de coordinación entre estos dispositivos, inspirándose en la teoría de juegos y en los principios de conservación animal.

Eligen la opción más interesante

“Los robots son programados para elegir la opción que más les interesa. Actúan con el mismo sentido de egoísmo que puedan tener los animales, pero como hacen ellos, a la hora de consensuar las acciones que tomará el equipo, la elección la realizan en función del interés general”, explica Manuel Martín-Ortiz, investigador de Inteligencia Artificial en la UNED, actualmente en la Universidad Tecnológica de Eindhoven (Holanda) y autor principal de la investigación.

La participación de la UPM se ha desarrollado desde el Grupo de Robótica Cognitiva Computacional. Sus investigadores vienen desarrollando trabajos en los últimos años bajo este nuevo enfoque sobre coordinación y emergencia de lenguaje en equipos de robots usando modelos que se modifican a partir de las experiencias y se adaptan a nuevas situaciones.

“En un marco general se define un equipo compuesto por varios robots (terrestres, trepadores, voladores, etcétera) dotados con distintos sensores, capaces de coordinarse y repartirse las tareas de forma ordenada sin un líder que asigne los trabajos y sin necesidad de estar permanentemente conectados con un sistema central”, explica Javier de Lope.

“Este equipo, además, es capaz de coordinarse y de crear un lenguaje entre ellos, incluso negociando una gramática, que haga posible la descripción de los elementos y escenas que descubran en cada nuevo entorno”, añade el investigador de la UPM.

El trabajo, publicado en Robotics and Autonomous Systems, detalla una serie de experimentos que los científicos realizaron en un simulador –un programa en el que cada robot es un punto que se mueve en la pantalla– y en un entorno controlado con forma de laberinto, con cuatro robots reales del tamaño de una lata de refresco –denominados e-pucks–.

Interacción

La clave del método radica en que la interacción del grupo se produce incluso aunque algunos de los dispositivos no logren comunicarse con el resto o se estropeen.

“Cada vez que unos cuantos robots se encuentran comparten la información que tienen, evalúan las posibles rutas inexploradas y realizan una negociación para decidir quién se queda con cada nuevo camino”, afirma Félix de La Paz, investigador de Inteligencia Artificial de la UNED y otro de los autores del estudio.

Una vez asignadas las nuevas rutas, los robots las exploran de forma individual hasta que vuelven a encontrarse con el resto del equipo. “Si la decisión que más le interesa a uno de ellos no es aprobada por los demás, este negociará de nuevo siguiendo sus intereses pero sin insistir en una opción descartada por el grupo”, añade Martín-Ortiz.

Para comunicarse en entornos simulados, los dispositivos emplearon el protocolo TCP/IP, mientras que los pequeños e-pucks utilizaron el sistema Bluetooth al carecer de conexión wifi. No obstante, este sistema de cooperación “puede ser extrapolado a cualquier sistema de comunicación”, concluye el científico.

Referencia bibliográfica:

Manuel Martín-Ortiz, Javier de Lope, Félix de la Paz. Auction based method for graphic-like maps inspection by multi-robot system in simulated and real environments Robotics and Autonomous Systems (2013). DOI: 10.1016/j.robot.2012.08.007.

Miércoles, 18 de Septiembre 2013
UPM/T21
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