Kommunikation är nyckeln för alla team som försöker att tillsammans slutföra en uppgift, oavsett om den består av människor eller autonoma robotar. Men medan människor kan använda intuition och erfarenhet för att hantera oförutsedda omständigheter, en robot kan inte fungera utanför sin programmering.

För många skvadroner med drönare som opererar på fältet – kanske att spana efter en strålningsläcka i en kärnkraftsanläggning med tjocka betongväggar eller kartlägga miles av havsbotten – är det omöjligt att förbli i konstant kontakt. Deras programmering, sedan, måste kunna anpassa sig till utmaningar som ett föränderligt verksamhetsområde eller plötsliga kommunikationsbortfall.

Michael Zavlanos, Mary Milus Yoh och Harold L. Yoh, Jr. Docent vid Duke University, arbetar med intermittenta kommunikationsprotokoll som tillåter robotar att tillfälligt koppla från varandra för att autonomt operera i så svår terräng.

"Genom att koppla från nätverket, robotarna kan täcka olika områden utan kommunikationsbegränsningar, ", sa Zavlanos. "Målet är att säkerställa att de alltid så småningom kommer att återansluta på korrekt förhandlade mötesplatser för att överföra information mellan varandra."

Men vad händer när en robot inte kommer till en kommunikationspunkt vid den schemalagda tiden? Väntar de andra robotarna för evigt? Om bara några saker går fel på en gång, hela systemet kan låsa sig med robotar som väntar på varandra på olika platser.

För att komma runt problemet, Zavlanos programmerar sin skvadron av robotar på ett sätt så att de kan tolerera osäkerhet i ankomsttiderna vid kommunikationsplatserna. På det här sättet, kommunikationshändelser kommer garanterat att äga rum och information kan så småningom spridas från vilken robot som helst till vilken annan robot som helst i teamet på ett intermittent sätt. Även om detta problem kan verka enkelt för små team med bara några få robotar, det blir snabbt skrämmande när man skalar upp till dussintals drönare eller mer.

"Frågan vi verkligen försöker svara på är vilka robotar som ska kommunicera var och när så att information kan spridas i det oändliga, ", sa Zavlanos. "Vi vill också att dessa robotar ska designa dessa sekvenser av kommunikationshändelser på ett distribuerat sätt med endast lokal information, även om de i huvudsak är bortkopplade från varandra för det mesta."

Zavlanos nuvarande arbete involverar fyra autonoma markrobotar som söker efter fyra olika färgade stjärnor, som representerar viktig information. Simuleringen inkluderar också olika markerade platser för potentiell kommunikation. När de arbetar igenom sitt sökmönster och kommunicerar med varandra, så småningom samlar en robot alla fyra stjärnorna och returnerar dem till användaren.

"I detta specifika experiment, robotarna vet redan i förväg vilka uppgifter de behöver utföra, " sa Zavlanos. "Men vi arbetar också på en adaptiv version där uppgifterna tillkännages i realtid, och robotarna måste planera nya sökvägar samtidigt som de säkerställer att deras kommunikationsprotokoll förblir intakta."