DARPA Robotics Challenge în SUA

Mai recent, cu sprijinul DARPA (Agenția de Dezvoltare Avansată a Apărării din Pentagon), s-a desfășurat etapa finală a DARPA Robotics Challenge (DRC). În competiție, 25 de echipe de ingineri de dezvoltare din Japonia, SUA, China, Italia, Coreea de Sud și Germania și-au demonstrat abilitățile roboților. Competiția s-a desfășurat în acest fel: androizii au concurat în abilitatea de a îndeplini rapid și cu precizie sarcinile atribuite, de la utilizarea unui instrument electric pentru construcții, terminând cu conducerea unei mașini.

Potrivit rezultatelor concursului, a fost stabilit un câștigător care, conform previziunilor promise, va semna un contract nu numai pentru dezvoltare, ci și pentru producția de roboți de salvare, al căror scop este să lucreze în condiții care sunt fatale pentru oameni.

De exemplu, vor putea lucra la centrale nucleare, eliminând consecințele accidentelor fatale umanității.

Câștigătorul competiției a fost mașinile, la asamblarea căreia au participat două echipe de ingineri americani și una coreeană - au primit un premiu de 3,5 milioane de dolari pentru conducere.

Câteva fapte despre olimpiada DARPA Robotics Challenge

Începând cu 2013, DARPA Robotics Challenge a fost lansată ca parte a Planului de dezvoltare strategică al Departamentului Apărării al Statelor Unite. Principalele obiective ale programului sunt asistarea serviciilor civile în timpul eliminării consecințelor dezastrelor provocate de om, ale dezastrelor naturale și ale evacuării populației civile.

În special, cazul a vizat condiții speciale în care o persoană a putut lucra pentru o perioadă limitată de timp. Sau era complet imposibil să-l găsești în condiții periculoase, de exemplu, în accidente la instalațiile miniere, la stațiile nucleare și petroliere. Agenția de Dezvoltare Avansată a Apărării din Pentagon a dat exemple de posibile sarcini care ar putea fi realizate de roboți, în special, prăbușirea unei mine chiliene, când minerii au rămas sub pământ, accidentul de la centrala nucleară din Japonia „Fukushima-1” și accidentul de la fântâna Deepwater Horizon, când a existat scurgere de ulei.

Cerințele pentru concurs au fost următoarele:

1. Este posibil ca robotul de salvare să nu fie un android autonom sau antropomorf în viitor.
2. O condiție prealabilă este ca robotul să poată utiliza instrumente electrice și convenționale, să amestece greutăți ușoare.
3. Potențialul salvator trebuie să navigheze pe resturi și pe terenul denivelat fără obstacole.
4. Un robot controlat de un om de la o telecomandă în cazul unei întreruperi în comunicare și interferențe ar trebui să aibă un anumit grad de autonomie pentru a îndeplini sarcinile atribuite.
5. Robotul trebuie să poată conduce vehicule.
6. În plus față de condițiile de mai sus, un robot de salvare promițător trebuie să fie o mașină independentă capabilă să fie controlată de o persoană fără calificări adecvate.

Cum a fost olimpiada DARPA Robotics Challenge

La început, participanții la concurs au fost împărțiți în 4 grupuri, iar Pentagonul a acordat finanțare pentru trei grupuri. Sarcina primului grup (Track A) a fost dezvoltarea unui robot, precum și a unui software pentru controlul mașinii.

Al doilea grup (pista B) a avut o sarcină concentrată - dezvoltarea de software. Al treilea grup (Track C) a creat o coajă fizică pentru robot. Grupul 4 (Track D) s-a confruntat cu o sarcină mai dificilă - pe cheltuiala lor au fost nevoiți să creeze un robot de salvare și să dezvolte software-uri conexe.

Prima etapă a DARPA Robotics Challenge

Competiția a fost împărțită în trei etape. Prima etapă, care a avut loc în iunie 2013, s-a numit Virtual Disaster Challenge. Conform rezultatelor finale, au fost selectate și formate echipe, formate din grupele a doua și a treia (B și C). Noul personal de comandă, care și-a unit eforturile, s-a confruntat cu sarcina de a crea un robot care trebuia să depășească mașina prezentată de concurenții din grupele I și IV (A și D).

A doua etapă a competiției robotului

A doua etapă a RDC, care a avut loc în decembrie 2013, are un alt nume, mai bine cunoscut - „Olimpiada roboților”. Prima etapă de testare a constat în faptul că roboților li s-au dat opt ​​sarcini, pentru finalizarea cu succes a fiecăruia dintre ei, echipa a câștigat un anumit număr de puncte.

Dacă toate cele opt sarcini au fost finalizate cu succes, echipa ar putea primi un scor maxim de 32. Roboții au efectuat următoarele sarcini:

• Am urcat scările din metal.
• Am condus mașina pe un traseu dat.
• A scos ușa de dărâmături.
• Deschise trei tipuri diferite de uși.
• Ne-am croit drum printre molozul de cărămidă.
• Am mers pe teren accidentat.
• Folosind un instrument de construcție, roboții au trebuit să taie un perete din gips-carton.
• Desfaceți un furtun de incendiu cu conexiunea ulterioară.
• Pe conducta de testare, având în vedere o anumită secvență, roboții au trebuit să închidă supapele.

Șaisprezece echipe au fost implicate în procesul competițional, în funcție de rezultatele cărora aveau opt finaliști. La competițiile desfășurate în 2015, li s-au oferit unele avantaje, în plus, noi echipe și alți participanți la „Olimpiada Roboților” aveau dreptul să participe la finala competiției, dar pentru aceasta a fost necesar să finanțeze pe cheltuiala lor.

Lista celor opt finaliști pentru olimpiada de roboți din RDC

Cei norocoși au inclus:

1. Echipa Florida Institute for Human and Machine Perception - IHMC Robotics.
2. O echipă de ingineri japonezi SCHAFT de la Schaft.inc.
3. Echipa de la Universitatea Carnegie Mellon și Centrul Național de Inginerie Robotică Tartan Rescue.
4. Echipa MIT a Institutului de Tehnologie din Massachusetts.
5. Echipa TRACLabc de la compania americană TRACLabc.inc.
6. Echipa de la Laboratorul de propulsie cu jet al NASA - RoboSimian.
7. Echipa WRECS a Politehnicii Britanice Worcester.
8. Laborator de tehnologie avansată al companiei americane Trooper Lockheed Martin.

Când a venit runda finală a competiției, DARPA a decis să schimbe cerințele pentru potențiali roboți de salvare. Nu a mai fost posibil ca dezvoltatorii de mașini să ofere robotului asistență fizică în cazul în care acesta se blochează în procesul de testare sau cade, trecând printr-un obstacol. Prin urmare, robotul a trebuit să revină la poziția de lucru fie singur, fie o altă mașină a trebuit să îl ajute.

A mai fost o schimbare: dacă în a doua etapă s-au alocat patru ore pentru sarcină, atunci s-a acordat doar o oră pentru etapa finală a competiției. Cea mai importantă condiție pentru ultima etapă a RDC a fost că mașinile de lucru trebuiau să fie complet autonome, adică fără fir, deoarece în situații reale firele nu permit efectuarea eficientă a sarcinilor stabilite - cablurile vor interfera și vor limita mișcarea mașinii. Mai mult, un potențial salvator trebuie să poată face fără comunicare până la 60 de secunde din timpul stabilit, adică mașina trebuie să funcționeze, în ciuda întreruperilor lungi în comunicare.

Ce sarcini au îndeplinit roboții în etapa finală a competiției?

Lista sarcinilor atribuite în ultima etapă a competiției a inclus:

1. Deschiderea ușii.
2. Conducerea și ieșirea dintr-o mașină.
3. Găurirea găurilor cu un burghiu electric. Sarcina trebuia finalizată la punctul specificat.
4. Trecerea scărilor.
5. Supape rotative pe conducte.
6. Trecerea molozului.

În plus, participanții la competiție au avut o surpriză: membrii echipei au aflat detaliile sarcinii cu o zi înainte de a ieși pe pistă pentru testare. Sarcina surpriză a fost ca mașina robot să meargă la perete, pe care a fost fixată o cutie metalică închisă cu un buton instalat în interior. Robotul avea o sarcină - să deschidă caseta și să apese acest buton, iar dacă sarcina a fost finalizată, echipa a primit un punct. În timpul acestei competiții, a fost posibil să se înscrie opt puncte la maximum și nu a existat o secvență specifică pentru îndeplinirea sarcinilor. La discreția lor, roboții au ales ordinea de promovare a testelor propuse.

În curând, câștigătorul a fost determinat - a fost echipa sud-coreeană Echipa KAIST. Dezvoltatorii din Coreea au prezentat robotul DRC-Hubo la concurs, care a reușit să facă față tuturor sarcinilor. Timpul necesar mașinii pentru a finaliza toate testele a fost de puțin peste 44 de minute, echipa câștigând opt din opt puncte. Premiul primit de echipa de ingineri de la DARPA a fost de 2 milioane de dolari. Lucrările la crearea și dezvoltarea robotului câștigător au început în 2002, iar Universitatea Florida Drexel a devenit participanții la proiect - el a fost cel care a demonstrat mai întâi capacitățile robotului în competiții.

Ce este câștigătorul DARPA Robotics DRC-Hubo

• Software-ul și senzorii Android permit formarea unei hărți a zonei într-o imagine tridimensională. În același timp, mașina este capabilă să recunoască obiecte și să interacționeze cu acestea.
• Cea mai recentă versiune a DRC-Hubo diferă prin faptul că inginerii au rescris întregul algoritm pentru mișcarea mașinii - robotul a câștigat o stabilitate suplimentară.

Caracteristici ale robotului câștigător DRC-Hubo

Mașina are o serie de caracteristici:

• Pe „genunchii” picioarelor sale, există roți speciale, fiecare dintre ele având o conexiune cu un motor electric.
• Gleznele sunt echipate cu roți standard care se pot roti în jurul unei axe verticale.
• Robotul DRC-Hubo poate îngenunchea și conduce într-o anumită direcție folosind roțile - acest lucru face posibilă creșterea vitezei mașinii pe terenuri necomplicate.
• Robotul cântărește 80 kg, iar înălțimea este de 180 cm - datele omului mediu.
• „Mâinile” DRC-Hubo sunt echipate cu 7 motoare electrice, iar mașina este capabilă să repete mișcările unei mâini umane. De asemenea, mașina este capabilă să ridice sarcini care nu cântăresc mai mult de douăzeci de kilograme.

Locul doi în competiția de roboți

Câștigătorul # 2 a fost o echipă din America numită IHMC Robotics, care a prezentat mașina Running Man ca o intrare competitivă. Inginerii de dezvoltare din această echipă au primit, de asemenea, un premiu onorific în mână - li s-a acordat un premiu de 1 milion de dolari. Membrii echipei au făcut o muncă minuțioasă - mașina Atlas dezvoltată de compania americană Boston Dynamics a devenit baza eșantionului competitiv, pe baza căruia a fost proiectat promițătorul robot Running Man.

Este demn de remarcat faptul că mașina Atlas a fost luată ca bază de alte câteva echipe care nu au avut ocazia să-și dezvolte propriul robot. Dar membrii echipei au reușit să scrie software pentru mașină. Al doilea câștigător, care a reușit să obțină numărul maxim de puncte pentru această etapă a competiției, a depășit toate testele în puțin mai mult de cincizeci de minute. Începutul anului 2015 a fost marcat de faptul că, pe baza robotului Atlas, a fost finalizată dezvoltarea unei versiuni wireless a mașinii, numită Atlas Unplugged. Lucrarea a fost realizată de Boston Dynamics.

Diferențe Atlas Deconectat de modelul anterior de Android

• Noua versiune în persoana Atlas Unplugged a preluat doar 25% din elementele din eșantionul anterior, care a participat la a doua etapă a competiției din RDC - în original, androidul avea doar „picioare” și doar sub genunchi.
• În dezvoltarea noului robot, au fost utilizate materiale mai ușoare și din acest motiv au reușit să echipeze mașina cu o pompă hidraulică de putere crescută cu capacitate variabilă.
• Dar cel mai important lucru în noua configurație este bateria litiu-ion, care are o capacitate de 3,7 kilowați-oră.
• O pompă puternică permite mașinii să funcționeze atât în ​​modul de putere maximă necesar pentru munca intensă (de exemplu, împingerea obiectelor grele, curățarea resturilor), cât și în modul de economisire a bateriei.
• În plus, pompa actualizată este mult mai silențioasă decât versiunea anterioară, iar capacitatea bateriei este în medie suficientă pentru 60 de minute de operare Android.
• Mașina este echipată cu manipulatoare puternice care vă permit să efectuați orice mișcare, adică mașina este prevăzută cu un grad ridicat de libertate. Comparativ cu alți roboți care rotesc butonul ușii cu o mișcare completă a brațului, Atlas Unplugged poate face acest lucru cu o singură mână.
• Mașina are trei calculatoare, sarcina cărora este de a percepe spațiul înconjurător de către robot.
• Firmware-ul auto Atlas utilizat în competiție este special „ascuțit” în scopuri concurențiale pentru testele finale. RDC.
• Dimensiunile Atlas Unplugged rămân neschimbate - greutatea sa este de 156,5 kg, iar înălțimea sa este de 188 cm.

Locul trei în olimpiada robotului

Compania americană Tartan Rescue a ocupat onorabilul loc al treilea în competiție, primind un fond de premii de 500.000 de dolari. Pentru competiție, a fost dezvoltat robotul CHIMP, care, la fel ca ceilalți doi câștigători, a reușit să înscrie opt puncte maxime, dar i-a trebuit 55 de minute și 15 secunde pentru a finaliza pista de testare. Înălțimea inginerilor android ai echipei Tartan Rescue este de 1,6 metri, iar greutatea este de 181 kg. Dispozitivul are patru membre cu un design neobișnuit: pe „coate” și „picioare” ale mașinii sunt instalate omizi acoperite cu cauciuc, care permit deplasarea liberă pe teren accidentat. Membrele androidului sunt proiectate în așa fel încât robotul să poată apuca în mod liber treptele scărilor - acest lucru este ajutat de cârlige speciale. Pentru ca mașina să poată întoarce volanul în mașină, mâna lui a fost echipată cu degete - trei pentru fiecare membru.

Rezultate și perspective ale roboticii DARPA

Nimeni nu știe când vor apărea noii roboți de salvare, dar devine clar că mașinile de serie vor diferi semnificativ de mostrele de concurs care au câștigat competiția din RDC. În special, pentru a lucra în condiții extreme care nu sunt potrivite pentru oameni, roboții trebuie să primească mai mult de o oră pentru o funcționare autonomă.

Astăzi, armata se confruntă cu o sarcină specifică de a dezvolta cerințe clare pentru roboții de salvare promițătoare. Este necesar să se identifice scenarii posibile în care utilizarea mașinilor va fi eficientă și justificată din punct de vedere economic. Guvernul va trebui să finanțeze lucrările de dezvoltare și cercetare necesare pentru crearea și fabricarea vehiculelor de salvare în serie.

După încheierea competiției, șeful DARPA Robotics Challenge a spus că acesta este doar începutul drumului, dar un viitor luminos este deja în față.