HERD: Colaboración entre humanos y IA
– Participar y controlar enjambres de robots y drones Resumen Hoy en día, los robots y los drones tienen un conjunto de tareas cada vez más amplio. Sin embargo, estos robots tienen una capacidad limitada para cooperar entre sí y con los humanos. ¿Cómo podemos aprovechar los beneficios potenciales de tener varios robots trabajando en paralelo para reducir el tiempo de finalización? Si los robots reciben tareas colectivas como un enjambre, potencialmente pueden coordinar sus operaciones sobre la marcha y adaptarse en función de las condiciones locales para lograr un desempeño de tareas óptimo o casi óptimo. Junto con socios industriales, este proyecto tiene como objetivo abordar la colaboración entre múltiples robots y diseñar y evaluar soluciones tecnológicas que permitan a los usuarios utilizar y controlar sistemas autónomos de múltiples robots. Período del proyecto: 2021-2025Presupuesto: 17,08 millones de coronas danesas. Gerente de proyecto Más sobre el proyecto (en inglés) Los robots y drones asumen un conjunto cada vez más amplio de tareas, como el robot agrícola autónomo de AgroIntelli y los sistemas de respuesta a emergencias basados en drones de Robotto. Sin embargo, actualmente estos robots tienen una capacidad limitada para cooperar entre sí y con los humanos. En el caso de AgroIntelli, por ejemplo, actualmente solo se puede desplegar un robot en un campo a la vez y no puede responder eficazmente a la presencia de un tractor conducido por un hombre o incluso de otro robot agrícola trabajando en el mismo campo. En el futuro, AgroIntelli quiere aprovechar los beneficios potenciales de tener varios robots trabajando en paralelo en el mismo campo para reducir el tiempo de finalización. Una forma sencilla de lograr esto es dividir el campo en varias áreas distintas correspondientes al número de robots disponibles y luego asignar a cada robot su propia área. Sin embargo, este enfoque es inflexible y requiere una planificación detallada a priori. Si, en cambio, a los robots se les asignara la tarea colectivamente como un enjambre, potencialmente podrían coordinar su operación sobre la marcha y adaptarse en función de las condiciones locales para lograr un desempeño óptimo o casi óptimo de la tarea. De manera similar, la arquitectura del sistema de Robotto requiere actualmente una unidad de control para gestionar cada dron desplegado. En escenarios de búsqueda de grandes áreas y operaciones con terreno complejo, la cobertura proporcionada por un solo dron es insuficiente. Varios drones pueden proporcionar datos en tiempo real sobre una superficie más grande y desde múltiples perspectivas, ayudando así a los equipos de respuesta a emergencias en sus operaciones en las que el tiempo es crítico. Sin embargo, en el sistema actual, los drones adicionales requieren cada uno de ellos un operador y una unidad de control dedicados. La coordinación entre operadores introduce una sobrecarga y puede convertirse en una lucha para mantener una comprensión compartida de la situación en rápida evolución. Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar algoritmos de control para la coordinación entre drones e interfaces que permitan una gestión de alto nivel del enjambre desde una única consola de control. La complejidad requiere interacciones avanzadas para mantener los datos procesables, simples y, al mismo tiempo, respaldar las demandas críticas de la operación. Este desafío es relevante para la búsqueda y rescate (SAR), así como para otras ofertas de servicios en la hoja de ruta, incluidas las misiones de extinción de incendios, inspecciones y primeros auxilios. Para nuestros dos socios industriales, AgroIntelli y Robotto, y para empresas similares que están impulsando la tecnología robótica hacia aplicaciones en el mundo real, existe una clara necesidad insatisfecha de enfoques que permitan a los operadores humanos involucrarse y controlar de manera efectiva sistemas compuestos por múltiples robots autónomos. Esto plantea un conjunto completamente nuevo de desafíos en comparación con el paradigma actual donde existe un mapeo uno a uno entre el operador y el robot. El operador debe poder interactuar con el sistema a nivel de enjambre como una entidad única para establecer prioridades y limitaciones de la misión y, al mismo tiempo, poder intervenir y tomar el control de un solo robot o un subconjunto de robots. Un socorrista puede, por ejemplo, querer tomar el control de un dron para seguir a un civil o un grupo de personal cerca de un área de búsqueda, mientras que un agricultor puede querer reasignar uno o más de sus robots agrícolas a otro campo. HERD desarrollará una comprensión de los desafíos en la colaboración de múltiples robots y diseñará y evaluará soluciones tecnológicas que permitan a los usuarios finales interactuar y controlar sistemas autónomos de múltiples robots. El proyecto se basará en casos de uso en agricultura y búsqueda y rescate respaldados por el conocimiento del dominio y el hardware robótico de los socios industriales. A través de los problemas y objetivos de investigación que se describen a continuación, buscamos permitir la próxima generación de colaboración entre humanos y enjambres. Planificación de misiones previas a la operación y sobre la marcha para enjambres de robots: un aumento en la cantidad de robots bajo el control del usuario tiene el potencial de llevar a una finalización de tareas más rápida y/o una mayor calidad. Sin embargo, el aumento en el número de unidades aumenta significativamente la complejidad de la comunicación entre el usuario final y el robot y la coordinación entre robots. Como tal, es fundamental ayudar al usuario a asignar tareas de forma eficiente y eficaz entre robots. Responderemos las siguientes preguntas de investigación: (i) ¿Cuáles son las funcionalidades necesarias para que los humanos definan eficazmente las prioridades y limitaciones de la misión a nivel de enjambre? (ii) ¿Cómo pueden los sistemas robóticos dividir de forma autónoma las tareas según la ubicación, el contexto y la capacidad, y bajo las limitaciones definidas por el usuario final? (iii) ¿Cómo cambia el uso de tecnologías autónomas de múltiples robots las rutinas organizativas existentes y cuáles son necesarias nuevas? Conciencia situacional bajo incertidumbre en tareas de múltiples robots: los usuarios de sistemas (multi)robots impulsados por IA a menudo desean