ДАРПА изазов будућности: Такмичење робота у истраживању подземног света

Evan Ackerman

19:18 16.04.2019.

ДАРПА подземни изазов окупиће девет тимова робота који имају задатак да аутономно истраже свет далеко испод површине Земље.

Иницијални тренинзи робота одржавају се у експерименталном руднику Едгар у Ајдаху, Колораду. Такмичење ће бити слично претходном, невероватном Изазову роботике, које се одржало 2015. године. Тада су окупљени једни од најбољих роботичара света, чији су се роботи такмичили у извршавању основних задатака којима су намењени роботи.

Тренинзи у руднику су само први корак у изазову који ће објединити такмичење виртуелних и физичких система. Неки тимови ће добити преко 4 милиона долара финансирања, док је укупна награда у финалу 2 милиона долара. Завршно такмичење је заказано за август 2021.

У овом чланку је дат преглед детаља такмичења. Разлог зашто се ДАРПА одлучила да следеће такмичење буде одржано под земљом лежи у подстицању развоја система који могу заменити човека у небезбедним ситуацијама под земљом. Мали тим људских оператора суочиће се на такмичењу са непознатим и динамичним подземним окружењем. Окружење је непознато, може да се промени и погорша с временом, те представља велики ризик за људе.

Сваки тим треба да уради мапирање непознатог окружења и локализацију артифакта (нпр. преживели, електричне кутије). Како роботски системи напредују у истраживању околине, информације долазе у базну станицу у приближно реалном времену. Стални фокус је на хитном завршетку задатка и константном посматрању ситуације.

Вреди истаћи да овде акценат није на „роботици“, већ се користи термин „систем“. То произлази из чињенице да је ово више „изазов за роботику“ него „роботски изазов“, што у преводу значи да је циљ решити скуп проблема, али да није неопходно у ту сврху користити роботе. Међутим, већина тимова ће вероватно бити фокусирана на системе који су примарно роботски.

Подземни „СубТ“ изазов ће садржати три подизазова, који ће у финалном такмичењу бити обједињени. Сваки подизазов представља различиту подземну околину:

Тунел – тунелски систем који је направио човек, сличан рудницима
Урбана средина – урбане инфраструктуре попут метроа
Пећина – природно формирана мрежа тунела и ћелија

Тунел, урбана средина и пећина су окружења у којима се тестирају најбољи роботски системи

Свака средина је изазовна на свој начин. На пример, тунели могу да имају рударска окна, урбана средина може имати степенице, а пећина ће вероватно бити најтежа за прелазак због разноврсног терена. За сваки подизазов, тимови имају сличне циљеве. Основни циљ је да се обезбеди прецизна локација 10-30 објеката који се зову артифакти, што укључује људе, врата, вентиле, ранчеве и понеке апстрактне ствари попут цурења гаса. Бодови се додељују тимовима на основу броја пронађених артифакта. Очекује се да тимови такође обезбеде континуалну, волуметријску 3Д мапу простора у реалном времену.

ДАРПА ће посебно бити заинтересована да види како ће се тимови носити са следећим:

Навигација: очекује се да терени садрже разноврсне особине попут нагиба, слепих путева, клизавих подлога, оштрих заокрета и више нивоа. Свака околина ће имати огранчену видљивост, тежак терен што може довести до значајних грешака у локализацији.
Сензорски изазови: очекује се да изазови садрже елементе који варирају од уских пролаза до великих просторија, од осветљених области до потпуног мрака, и од влажних до прашњавих услова. Сензори морају да раде у условима слабе осветљености али да са друге стране имају динамчки опсег који им омогућује прилагођавање различитим условима. Прашина, магла, вода, дим су саставни део изазова. Екстремне температуре, пожари и опасни материјали неће бити укључени.
Лоша комуникација: лимитирана видљивост, изазови у преносу радио таласа и разноврсна геологија подземних терена представљају велики проблем поузданој комуникацији. Тимови се подстичу да узму у обзир иновативна решења како би превазишли ова ограничења, укључујући нове комбинације хардвера, софтвера, протокола, дистрибуираних концепта.
Препреке на путу: системи морају да демонстрирају робусност у навигацији преко разних препрека. Окружење може да укључи и органске материјале, рушевине, мердевине, блато, велике падове или успоне.
Динамика терена: терен може да садржи и динамичке елементе као што су мобилне препреке, зидови који се померају, рушевине које падају или друге физичке промене средине које треба да тестирају агилност система да аутономно схвати, реагује и опорави се због промене мапе.
Ограничено трајање: очекује се да успешни системи морају бити способни да издрже 120 минута. То може захтевати нове концепте, попут планирање трошења енергије, хетерогене агенте са различитим трајањем, коришћење енергије из околине или комбинација различитих приступа.

Да, ово ће бити прави изазов. Када видите шта је све укључено, постаје јасно зашто ДАРПА сугерише употребу „хетерогених агената“. Било би превише захтевно да један систем све сам одради. Под системом се мисли на робота – наравно, очекујемо да видимо роботе који возе, ходају, лете и можда чак скачу или се пењу, као део јединственог тима како би извршили задатке.

Ово нас доводи до самих тимова. Да би се квалификовали, тимови морају да опишу техничко решење за аутономност система (софтверска архитектура на високом нивоу, интерфејс за човека), перцептивни систем (сензори, софтвер, решење за случај деградираних информација), комуникацију (хардвер, софтвер, спектрум радио фреквенције) и мобилност (број и тип платформи, извор горива, безбедносне услове). Такође морају да приложе YouTube видео, где је приказано да систем престаје са радом у хитним случајевима, аутономно се креће и идентификује најмање три артифакта. За више информација о већ пријављеним тимовима, можете посетити ДАРПА тимове, а у наставку текста погледајте једно од перспективних решења.