格拉漢姆·瓦里克/Graham Warwick

現(xiàn)在，DARPA想把機器人技術(shù)帶到地下，挑戰(zhàn)為戰(zhàn)斗中的敵人或自然災(zāi)害的受害者自動搜索隧道系統(tǒng)和洞穴網(wǎng)絡(luò)。首先測試無人車，其次測試災(zāi)難響應(yīng)機器人。學(xué)術(shù)界和工業(yè)界中的九個團隊分別獲得高達450萬美元的合同，開發(fā)快速繪制地圖、導(dǎo)航和搜索地下環(huán)境的新方法，以爭奪地下挑戰(zhàn)賽中的275萬美元獎金。七個受資助的團隊將在現(xiàn)實環(huán)境中演示物理系統(tǒng)，兩個團隊將使用仿真模型來測試軟件先進性。DARPA也在尋求沒有得到資助的潛在研發(fā)團隊，研發(fā)系統(tǒng)參與此次競賽。

此前，DARPA舉辦的有獎競賽包括促進了無人駕駛汽車發(fā)展的挑戰(zhàn)賽，和驗證了半自主腿式機器人災(zāi)難響應(yīng)方案的機器人挑戰(zhàn)賽。

DARPA項目經(jīng)理蒂莫·西中介紹說，地下桃戰(zhàn)賽的目標(biāo)是開發(fā)技術(shù)，使作戰(zhàn)人員和應(yīng)急人員能夠搜索隧道系統(tǒng)、地下結(jié)構(gòu)和洞穴網(wǎng)絡(luò)等危及生命的危險、黑暗、深邃的環(huán)境。這需要擁有自主性、感知能力、網(wǎng)絡(luò)化和移動性的先進無人系統(tǒng)。

另一項技術(shù)挑戰(zhàn)是無人機的續(xù)航能力，與現(xiàn)在典型小型電動無人機的15-20min續(xù)航能力相比，要求高空滯空能力達到2～3h。無人車還必須在深入地下時與地面保持相互通信。

從2019年秋季開始，DARPA將進行一系列日益艱巨的挑戰(zhàn)項目，每個挑戰(zhàn)項目在人造隧道、多層地下結(jié)構(gòu)和天然洞穴中進行。隨后是2021年秋季的最后一次挑戰(zhàn)將在所有三種地下環(huán)境中進行。機器人團隊必須繪制環(huán)境圖，尋找幸存者或化學(xué)品泄漏的發(fā)熱目標(biāo)。在人造隧道環(huán)境下贏得比賽的系統(tǒng)研發(fā)團隊將獲得200萬美元。

在第一次挑戰(zhàn)中，參賽團隊將派遣無人機沿幾英里長的細長隧道進行模擬搜索和救援行動。根據(jù)科羅拉多大學(xué)（CU）博爾德和丹佛分校的研究小組設(shè)想，六個月后，參賽團隊將進行紐約地鐵系統(tǒng)的隧道等大型隧道下的挑戰(zhàn)賽。在洞穴環(huán)境下的比賽項目可能增加包括巖石、泥漿和塌陷等自然災(zāi)害的可能場景。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）研究小組組長塞巴斯蒂安·謝勒（Sebastian Scherer）說：“成功完成這些任務(wù)需要多個無人系統(tǒng)，包括無人機和無人車?！笨▋?nèi)基梅隆大學(xué)將開發(fā)可快速組裝和重新配置以適應(yīng)不同環(huán)境的模塊化機器人，在需要時用履帶或腿代替車輪。CMU團隊由波音和近地自主研究機構(gòu)的感知專家提供支持。

科羅拉多大學(xué)博爾德分校教授克里斯蒂夫·哈克曼說，“洞穴、礦井和地鐵隧道都是迷宮般的，在這樣的環(huán)境下視覺是多余的。這些環(huán)境將要求自主系統(tǒng)采取一種完全不同的方法，這將在其他領(lǐng)域同樣適用。”

澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織技術(shù)部門組成的Data61等其他參賽團隊，計劃使用帶有激光雷達掃描器的有腿機器人和在沒有GPS的情況下能夠?qū)Ш降臒o人機，創(chuàng)建地下環(huán)境的3D地圖。去年，在澳大利亞某礦井下，Data61的GPS拒止自主技術(shù)搭載第一架超視距無人機成功地得到了應(yīng)用。

無人車開發(fā)商奮進機器人公司（Endeavor Robotics），以前是iRobot公司的防務(wù)事業(yè)部，與研發(fā)越野自主系統(tǒng)的內(nèi)雅系統(tǒng)公司（Neya Systems）、研發(fā)雙腿機器人的幽靈機器人公司（Ghost Robotics）和研發(fā)自組織網(wǎng)絡(luò)的持久系統(tǒng)公司（Persistent Systems ）組成聯(lián)合參賽團隊。另一個參賽團隊由美國宇航局的噴氣推進實驗室牽頭。

內(nèi)華達大學(xué)雷諾分校正在牽頭領(lǐng)導(dǎo)一個參賽團隊，由內(nèi)華達大學(xué)雷諾分校、塞拉納納瓦達公司（Sierra Navada Corp.）、蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)（ETH Zurich）和飛行能力公司（Flyability）以及瑞士防撞無人機制造商組成，計劃使用配備有多模態(tài)感知系統(tǒng)和自組織網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)作行走和飛行的機器人參加比賽。

賓夕法尼亞大學(xué)也牽頭領(lǐng)導(dǎo)著一個參賽團隊，組員還包括?？松夹g(shù)公司（Exyn Technologies）和一個在GPS拒止環(huán)境中自主飛行的軟件開發(fā)商。