A alternância entre comportamento independente e cooperativo permite que os robôs encontrem o seu caminho através das multidões

Os robôs podem navegar de forma eficiente através de multidões de pessoas, alternando habilmente entre comportamento independente e cooperativo, e de tal forma que perturbem o menos possível as pessoas ao seu redor. Este é o resultado de um estudo do professor Roderich Groß da TU postado no arXiv servidor de pré-impressão.

“Seja em fábricas, hospitais ou áreas de desastre – os grupos de robôs operarão cada vez mais em ambientes humanos”, explica Groß, chefe do departamento de Sistemas Ciber-Físicos Resilientes do Departamento de Ciência da Computação da TU. “Um problema que ainda não foi totalmente resolvido é como eles podem fazer isso de forma segura e eficiente, especialmente em multidões bastante densas”.

Juntamente com investigadores da Universidade de Sheffield, a sua equipa acaba de apresentar um estudo sobre este tema na conferência Distributed Autonomous Robotic Systems (DARS 2024) em Nova Iorque.

Os pesquisadores simularam grupos de robôs encontrando diferentes tipos de multidões. Nas simulações, as pessoas ficavam paradas, moviam-se em direção aos robôs ou cruzavam seu caminho em ângulo reto. Além disso, os testes foram realizados com diferentes números de pessoas movimentando-se no mesmo espaço dos robôs.

Foram testadas três estratégias comportamentais: A estratégia independente, em que cada robô abre caminho de forma independente no meio da multidão; a estratégia cooperativa, em que os robôs formam uma fila e seguem o robô da frente; e a estratégia adaptativa, na qual os robôs alternam autonomamente entre as duas primeiras estratégias dependendo da situação.

As simulações com até 200 robôs mostraram que aqueles que utilizaram a estratégia cooperativa para se movimentar através de multidões de pessoas paradas ou se aproximando causaram menos distúrbios e que esta estratégia se mostrou mais eficaz em multidões densas. A estratégia independente, por outro lado, era superior quando havia poucas pessoas nas proximidades dos robôs.

Em situações em que as pessoas se moviam perpendicularmente aos robôs, a estratégia independente teve mais sucesso em ambos os aspectos. A estratégia adaptativa combinou as vantagens de ambas as abordagens e teve um desempenho particularmente bom em todos os cenários, sem afectar grandemente as multidões.

“A estratégia cooperativa revelou-se eficaz para os robôs que se deslocam no meio de multidões, com o benefício adicional de manter a rede de comunicação entre os robôs”, explica Jahir Argote Gerald, primeiro autor do estudo.

“Ainda assim, encontramos condições em que os robôs que navegam nas multidões por conta própria superam os robôs que navegam nas multidões cooperativamente, levando-nos a criar uma estratégia adaptativa que teve um bom desempenho e não causou muitos transtornos às multidões em todas as condições que consideramos.”

Em seguida, os cientistas planeiam desenvolver garantias formais de segurança através de metodologias melhoradas e validar os resultados em ambientes do mundo real. Como os resultados até agora são baseados em multidões simuladas, são necessárias mais pesquisas para transferir os métodos para a navegação através de multidões reais.

Neste caso, os robôs terão que determinar as posições das pessoas de forma independente e em tempo real. Também deve ser garantido que os robôs se comportem de forma segura, mesmo que o comportamento de cada pessoa seja muito diferente do comportamento de outras pessoas na multidão.