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DARPA这次要挖地三尺,发起“地表之下”机器人挑战赛

人类的足迹遍布大山大河,但是地表之下却鲜少有人问津。也别说没有,矿工不就在地下工作嘛,还有一些地下工程也需要人员参与。

但问题是我们还没有完善的地下导航系统,工人出了事谁去救也是个问题。

为此,去年美国国防部高级研究计划局(DARPA)发起了“地表之下挑战赛”(SubT Challenge),目的是为促使全球参赛者们研发出帮助人类在地下导航、绘图以及搜寻的系统。

DARPA机器人挑战赛

DARPA 机器人挑战赛(DARPA Robotics Challenge)2012 年启动的。起因是震惊全世界的日本 Fukushima 海啸,海啸冲毁了 Fukushima 核电站,污染了附近水域,给救援增加了难度。

当时日本政府迫切需要能代替人类去搜索救援的机器人,因为核辐射废墟环境对人体的危害相当大。

后来日本机器人界只得请求外援,他们求助于美国德克萨斯奥斯汀分校的Robin Murphy 教授的专家团队,协商过后,Robin 教授带了一帮国际机器人专家和机器人奔赴日本解决问题。

Robin 教授是救灾机器人领域的专家,她曾发明救援机器人参与911事件后的机器人救援,并因此而名声大振。

日本这次海啸是促成 DARPA 机器人挑战赛的最主要因素,加之近年来世界上灾害频发,所以国际社会迫切需要能参与救援的机器人,就这样,这个挑战赛便开启了。

一般情况下,DRC 从启动到最终决赛,历时将近三年时间(流程见下图),花费资金估计不到五千万美金。

DARPA“地表之下挑战赛”

此次挑战赛于 2017 年启动,决赛时间定在 2021 年,申请截止日期是 2018 年 1 月 18 日,最终获胜团队将获得 200 万美元奖金。

这次大赛为挑战者们设置了三种特殊环境。第一个是穿越隧道,第二个是穿越城市地下为期 6 个月,第三个是穿越洞穴为期同样 6 个月。

DARPA 没有给团队布置具体任务,但是从设置的挑战环境可以看出,机器人必须得具备一些本领,比如自主处理复杂地形,旋转阀门和爬楼梯等等。

参赛团队可以在两种路径中二选一:一是系统路径——为一个体能课程研发基于硬件的解决方案;二是虚拟路径——研发软件在模拟课程上进行测试。

DARPA 在声明中表示,全球参赛团队应想方设法提出方案,帮助人们在未知且凶险的地下环境定位和导航。在这些地方,时间至关重要。

不管是隧道、城市地下抑或是山洞,其环境都具有多变性。比如在山洞中还可能遇上瀑布,这时候就很考研机器人的技能了。

那么机器人该设计成什么样呢?你肯定希望是人形的,因为那样看起来才酷嘛,但问题是人形机器人并不适合本次的挑战环境,它们太笨拙了。

四轴飞行器或是履带式车辆?也有可能,不过还得考虑一个问题,要是它们被卡在山洞里怎么办?

所以分析看来,软体机器人最合适不过了,它们身体柔软,很适合这种狭窄密闭的环境。如果碰到很窄的山洞,挤一挤就过去了。

参加挑战赛的团队肯定不止一个了,2015 年那场 DARPA 机器人挑战赛就有 25 支队伍参与决赛,他们来自美国、德国、意大利、韩国、日本和中国。

这次挑战赛的最终参赛团队还未透露,不过估计也不能少。或许在大赛上我们会看到一个挑战团队带来了一种用于探索的软机器,并将其与履带车辆结合,用激光构建地图。

不过研发这种机器人难度是很大的,地下环境里不但没有 GPS,有时候还会没有光,而且有大量灰尘,会影响到激光雷达的工作。

具体怎样操作呢?其实研究团队们也一直在思索这个问题,一位研究员表示,要想赢得这场胜利,就必须充分测验参赛机器人。

也就是说在地面上模拟地下比赛环境,然后对机器人进行测试,让机器人在测试中学习,研究员也可以在测试中发现不足并家意改进。

对此,一家名为 Open Robotics 的公司为参赛团队设计了地面测试系统,其CEO Brian Gerkey 说:“我们会充分利用计算资源建立一组无限的实验”。

但要知道,进行地面模拟测试需要花费大笔资金,有时候这笔资金甚至会超过研发机器人所花的钱

但是,这很值得,因为如果可以研发出一个完美的救援机器人,那么它就可以代替人类去一些危险场合实施救援。

这场挑战赛会成为灵感迸发的推进剂,让各国团队脑洞大开,同时也促进了彼此间的学习和交流,有利于推进技术的进步。

DARPA 战术技术办公室理事弗瑞德·肯尼迪认为,鉴于机器人、生物系统和自动化系统的研发日新月异,目前已到达关键节点,研制出上述地下环境感知系统并非遥不可及。

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