11/01/2022
Door Ad Spijkers
Combinatie van algoritmen zorgt voor veiliger verkeer op de werkvloer.
Als je ooit een product bij een webshop hebt besteld, is de kans groot dat een mobiele robot de aankoop uit een schap heeft geselecteerd, de streepjescode heeft gelezen en deze bij een inpakstation heeft afgeleverd. Hopelijk is het voertuig tijdens zijn reis niet in botsing gekomen met een menselijke collega en de weg kwijtgeraakt.
De kans dat dat gebeurt is kleiner geworden nu onderzoekers van University of South Australia in Adelaide een algoritme hebben ontwikkeld om robots te helpen voorkomen dat ze mensen en andere bewegende obstakels op hun pad tegenkomen.
Computermodel
De ontwikkelaars hebben een computermodel gebouwd dat ervoor zorgt dat mobiele robots onverwachte obstakels kunnen herkennen en vermijden, zodat ze de snelste en veiligste weg naar hun bestemming kunnen vinden. De wetenschappers hebben de beste elementen van bestaande algoritmen gecombineerd om een botsingsvrije TurtleBot te creëren die zijn snelheid en stuurhoeken kan aanpassen.
Er zijn twee soorten strategieën voor padplanning voor mobiele robots, afhankelijk van of ze worden gebruikt in vaste omgevingen of waar ze bewegende obstakels tegenkomen, zoals mensen of machines. De eerste is vrij eenvoudig te programmeren, maar de tweede is uitdagender. Er zijn verschillende algoritmen op de markt die proberen het probleem aan te pakken van robots die botsen met bewegende objecten, maar geen enkele is onfeilbaar.
Testen
De onderzoekers testten hun model aan de hand van twee veelgebruikte online algoritmen om botsingen te vermijden - Dynamic Window Approach (DWA) en Artificial Potential Field (APF) - en ontdekten dat die van hen beter waren. In een reeks simulaties in negen verschillende scenario's vergeleken ze botsingssnelheden, gemiddelde tijd tot bestemming en de gemiddelde snelheid van de robot.
In elk scenario hielp het door de onderzoekers ontworpen algoritme de robots met succes een pad te navigeren zonder botsingen. Ter vergelijking: het DWA-model was slechts 66 procent effectief en botste in drie van de negen simulaties met objecten. Het APF-model was ook botsingsvrij, maar kostte meer tijd om zijn bestemming te bereiken. De door de onderzoekers voorgestelde methode leidde soms tot een langer pad, maar het was sneller en veiliger, waarbij alle botsingen werden vermeden.
Toepassing
Het algoritme kan in veel omgevingen worden toegepast, waaronder industriële magazijnen waar robots vaak worden gebruikt. Maar het is ook geschikt voor het gerobotiseerd fruit plukken, voor verpakken en palletiseren en ook voor restaurantrobots die voedsel van de keuken naar de tafel brengen. Het zou ook een mogelijke oplossing kunnen zijn voor landbouwrobots, bijvoorbeeld autonome grasmaaiers, grondrobots voor gewasbewaking en autonome onkruidrobots, omgevingen waarin kinderen, huisdieren en andere dieren aanwezig kunnen zijn.
Foto: University of South Australia