- Трохи фактів олімпіади DARPA Robotics Challenge
- Вимоги на змаганнях були такі:
- Перший етап DARPA Robotics Challenge
- Другий етап змагань роботів
- Список восьми фіналістів олімпіади роботів DRC
- Які завдання виконували роботи в фінальному етапі змагань
- Що являє собою робот DRC-Hubo переміг в DARPA Robotics
- Друге місце в змаганнях роботів
- Відмінності Atlas Unplugged від попередньої моделі андроїда
- Підсумки і перспективи DARPA Robotics
Зовсім недавно за підтримки DARPA (агентства перспективних оборонних розробок Пентагону) пройшов фінальний етап змагань DARPA Robotics Challenge (DRC). У конкурсі майстерність своїх роботів демонстрували 25 команд інженерів-розробників з Японії, США, Китаю, Італії, Південної Кореї та Німеччини. Конкурс проводився таким чином: андроїди змагалися в умінні оперативного і точного виконання поставлених завдань, починаючи від використання електроінструменту для будівництва, закінчуючи водінням машини.
За підсумками змагання визначився переможець, який, по обіцяним прогнозами, підпише контракт не тільки на розробку, а й на виробництво рятувальників-роботів, мета яких - робота в умовах, смертельних для людини.
Наприклад, вони зможуть працювати на атомних електростанціях, усуваючи наслідки згубних для людства аварій.
Переможцем змагань були визнані машини, в збірці яких брали участь дві американські і одна корейська команда інженерів - за лідерство вони отримали приз в розмірі 3, 5 мільйона доларів.
Трохи фактів олімпіади DARPA Robotics Challenge
Починаючи з 2013 року в рамках плану міністерства оборони Сполучених Штатів зі стратегічного розвитку, почала проводитися програма DARPA Robotics Challenge. Основні цілі програми полягають у сприянні цивільним службам під час ліквідації наслідків техногенних катастроф, стихійних лих, евакуації цивільного населення.
Зокрема, йшлося про особливих умов, в яких людина мала можливість працювати обмежений проміжок часу. Або ж знаходження його в небезпечних умовах було зовсім неможливо, наприклад, при аваріях на гірничодобувних об'єктах, ядерних і нафтових станціях. Агентство перспективних оборонних розробок Пентагону призводило приклади можливих завдань, які були б під силу роботам, зокрема, обвалення чилійської шахти, коли під землею залишилися шахтарі, аварія на атомній електростанції в Японії «Фукусіма-1» і аварію на свердловині Deepwater Horizon, коли сталася витік нафти.
Вимоги на змаганнях були такі:
- Робот-рятувальник в перспективі може не бути автономним або антропоморфних андроидом.
- Обов'язкова умова - робот повинен вміти використовувати електричний і звичайний інструмент, перемішати вантажі невеликої ваги.
- Майбутній рятувальник повинен безперешкодно переміщатися по уламках і нерівній місцевості.
- Робот, керований людиною з дистанційного пульта в разі переривання зв'язку та виникнення перешкод повинен мати певний рівень автономності для виконання поставлених завдань.
- Робот повинен вміти керувати транспортними засобами.
- Крім перерахованих вище умов, перспективний робот-рятувальник повинен бути самостійною машиною, підвладній до управління людині без належної кваліфікації.
Як проходила олімпіада DARPA Robotics Challenge
Спочатку учасників конкурсу розбили на 4 групи, причому фінансування трьом групам надав Пентагон. Завданням першої групи (Track A) була розробка робота, а також програмного забезпечення для управління машиною.
Перед другою групою (Track B) стояло завдання вузьконаправлена - розробка програмного забезпечення. Третя група (Track С) створювала фізичну оболонку для робота. Перед групою №4 (Track D) стояло складніше завдання - за рахунок власних коштів вони повинні були створити робота-рятувальника і розробити супутнє програмне забезпечення.
Перший етап DARPA Robotics Challenge
Конкурс був розбитий на три етапи. Перший етап, що пройшов в червні 2013 року, носив назву Virtual Disaster Challenge. За підсумковими результатами були відібрані і сформовані команди, що складаються з другої і третьої груп (В і С). Перед новим командним складом, який об'єднав свої зусилля, стояло завдання по створенню робота, якому було потрібно побороти машину, представлену конкурсантами з першої та четвертої групи (А і D).
Другий етап змагань роботів
Другий етап DRC, що відбувся в грудні 2013 року, має ще й іншу, більш відома назва - «Олімпіада роботів». Перший випробувальний етап полягав в тому, що роботам було дано вісім завдань, за успішне виконання кожного з них команда заробляла певну кількість очок.
Якщо все вісім завдань були виконані успішно, команда могла отримати максимальну кількість очок, рівне 32. Роботи виконували наступні завдання:
- Піднімалися сходами, виконаної з металу.
- Водили автомобіль по заданому маршруту.
- Розчищали від завалів дверний проріз.
- Відкривали троє дверей різних типів.
- Пробиралися по цегляним завалів.
- Ходили по пересіченій місцевості.
- Використовуючи будівельний інструмент, роботи повинні були прорубатися через стіну, виготовлену з гіпсокартону.
- Розмотували пожежний шланг з подальшим його підключенням.
- На тестовому трубопроводі, враховуючи певну послідовність, роботи повинні були закрити клапани.
У змагальному процесі були задіяні шістнадцять команд, за результатами яких вперед вибилися вісім фіналістів. На змаганнях, що проходили в 2015 році, їм були дані деякі переваги, причому нові команди і решта учасників «олімпіади роботів» отримали право взяти участь у фіналі конкурсу, але для цього необхідно було здійснювати фінансування за свій рахунок.
Список восьми фіналістів олімпіади роботів DRC
У число щасливчиків увійшли:
- Команда Інституту людського і машинного сприйняття Флориди - IHMC Robotics.
- Команда японських інженерів SCHAFT з компанії Schaft.inc.
- Команда від університету Карнегі-Меллон і Національного інженерного центру робототехніки Tartan Rescue.
- Команда Массачусетського технологічного інституту MIT.
- Команда TRACLabc від американської компанії TRACLabc.inc.
- Команда від Лабораторії реактивного руху NASA - RoboSimian.
- Команда британського Політехнічного інституту Вустера WRECS.
- Лабораторія передових технологій американської компанії Trooper Lockheed Martin.
Коли настала черга заключної частини змагань, DARPA вирішила змінити вимоги до потенційних роботам-рятувальникам. Розробникам машин вже не можна було надавати роботу фізичну допомогу в разі, якщо він застрягне в процесі випробувань або впаде, проходячи перешкоду. Тому робот змушений був повернутися в робоче положення або самостійно, або йому повинна була надати допомогу інша машина.
Було ще одна зміна: якщо на другому етапі на виконання завдання виділялося чотири години, то на заключний етап змагань давалося лише годину. Найважливіше умова останнього етапу DRC полягало в тому, що робочі машини повинні були бути повністю автономними, тобто бездротовими, так як в умовах реальних ситуацій дроту не дозволяють виконати ефективно поставлені завдання - кабелю будуть заважати і обмежувати рух машини. Причому потенційний рятівник повинен вміти обходитися без зв'язку до 60 секунд встановленого часу, тобто машина повинна працювати, незважаючи на тривалі перебої зі зв'язком.
Які завдання виконували роботи в фінальному етапі змагань
Перелік поставлених завдань під час останнього етапу змагання включав в себе:
- Відкриття дверей.
- Керує автомашиною і вихід з неї.
- Свердління отворів за допомогою електричної дрилі. Завдання треба було виконати в зазначеній точці.
- Проходження сходових прорізів.
- Обертання вентилів на трубах.
- Проходження завалів.
Крім цього учасників змагань чекав сюрприз: деталі завдання члени команди дізналися за добу до того, як вийти на трасу для випробувань. Завдання-сюрприз полягало в тому, щоб машина-робот підійшла до стіни, на який був закріплений закритий металевий ящик зі встановленою всередині кнопкою. Перед роботом стояло завдання - відкрити ящик і натиснути цю кнопку, і якщо завдання було виконано, команда отримувала бал. Під час даного конкурсу можна було набрати вісім балів по максимуму, причому певної послідовності виконання завдань не було передбачено. Роботи на свій розсуд вибирали порядок проходження запропонованих випробувань.
Незабаром було визначено переможця - ним стала південнокорейська команда Team KAIST . Розробники з Кореї представляли на конкурсі робота DRC-Hubo, зумів впоратися з усіма поставленими завданнями. Час, потрібний машині на виконання всіх випробувань склало трохи більше 44 хвилин, при цьому команда заробила вісім з восьми очок. Приз, який отримала від DARPA команда інженерів, склав два мільйони доларів. Робота над створенням і розробкою робота-переможця почалася ще в 2002 році, і учасниками проекту став флоридский Університет Дрексела - саме він першим продемонстрував можливості робота на змаганнях.
Що являє собою робот DRC-Hubo переміг в DARPA Robotics
- Програмне забезпечення та сенсори андроїда дають можливість формувати карту місцевості в тривимірному зображенні. При цьому машина вміє розпізнавати об'єкти і йти на взаємодію з ними.
- Остання версія DRC-Hubo відрізняється тим, що інженери переписали весь алгоритм пересування машини - робот придбав додаткову стійкість.
Особливості робота-переможця DRC-Hubo
У машини є ряд особливостей:
- На «колінах» його ніг, є спеціальні колеса, кожне з яких має зв'язок з електромотором.
- Щиколотки оснащені стандартними колесами, які можуть обертатися навколо вертикальної осі.
- Робот DRC-Hubo може встати на «коліна» і їхати в заданому напрямку за допомогою коліс - це дає можливість збільшити швидкість пересування машини на нескладної місцевості.
- Маса робота становить 80 кг, а зріст 180 см - дані середньостатистичного чоловіка.
- «Руки» DRC-Hubo укомплектовані 7 електромоторами, і машина здатна повторювати рухи людської руки. Також машина здатна піднімати вантажі, вага яких не більше двадцяти кілограм.
Друге місце в змаганнях роботів
Переможцем під №2 стала команда з Америки під назвою IHMC Robotics, яка представила в якості конкурсної роботи машину Running Man. Інженери-розробники з даної команди теж отримали заохочувальний грошовий приз - їм була вручена нагорода в розмірі 1 мільйона доларів. Членами команди була пророблена кропітка робота - основою конкурсного зразка стала розроблена американською компанією Boston Dynamics машина Atlas, на базі якої і був сконструйований перспективний робот Running Man.
Варто зауважити, що машину Atlas брали за основу кілька інших команд, у яких не було можливості розробити свого робота. Але члени команди змогли написати для машини програмне забезпечення. Другий за рахунком переможець, який зумів взяти максимальну кількість балів за цей етап змагань, подолав усі випробування трохи більше ніж за п'ятдесят хвилин. Початок 2015 року ознаменувався тим, що на базі робота Atlas, була закінчена розробка бездротової версії машини, що отримала назву Atlas Unplugged. Робота здійснювалася компанією Boston Dynamics.
Відмінності Atlas Unplugged від попередньої моделі андроїда
- Нова версія в особі Atlas Unplugged взяла всього лише 25% елементів від попереднього зразка, який брав участь у другому етапі змагань DRC - в оригіналі у андроїда залишилися тільки «ноги», причому тільки нижче колін.
- У розробці нового робота використовувалися більш легкі матеріали, і з цієї причини машину зуміли укомплектувати гідравлічним насосом підвищеної потужності зі змінною продуктивністю.
- Але найголовнішим в новій комплектації стала літій-іонна батарея, ємність якої становить 3,7 кіловат-годину.
- Потужний насос дозволяє машині функціонувати як в режимі максимальної потужності, що вимагається для напруженої роботи (наприклад, відсунути важкі предмети, розгребти завали), так і в режимі економії батареї.
- До того ж, оновлений насос функціонує набагато тихіше колишнього варіанта, а ємності батареї в середньому вистачає для 60 хвилин роботи андроїда.
- Оснащення машини - це потужні маніпулятори, що дозволяють здійснювати будь-які рухи, тобто машині забезпечена висока ступінь свободи. Якщо порівняти з іншими роботами, які повертають дверну ручку рухом всієї «руки», Atlas Unplugged може впоратися з цим завданням за допомогою однієї лише «кисті».
- У машині є три комп'ютери, завданням яких є сприйняття роботом навколишнього простору.
- Прошивка машини Atlas, використовувана в змаганнях, спеціально «заточена» для змагальних цілей для виконання фінальних випробувань. DRC.
- Незмінними залишилися габарити Atlas Unplugged - його вага складає 156, 5 кг, а зріст - 188 см.
Третє місце в олімпіаді роботів
Американська компанія Tartan Rescue зайняла на змаганнях почесне третє місце, отримавши призовий фонд в розмірі 500 000 доларів. Для конкурсу був розроблений робот CHIMP, який, як і два інших призера, зумів набрати вісім максимальних балів, але на проходження випробувальної траси йому знадобилося 55 хвилин і 15 секунд. Висота андроїда інженерів команди Tartan Rescue становить 1, 6 метра, а маса - 181 кг. Апарат має чотири кінцівки незвичайної конструкції: на «ліктях» і «стопах» машини встановлені гусениці, які мають покриття з гуми, що дають можливість вільного пересування по пересіченій місцевості. Кінцівки андроїда сконструйовані таким чином, щоб робот міг вільно хапатися за поперечини сходів - в цьому йому допомагають спеціальні гаки. Щоб машина могла крутити кермо в машині, його руку оснастили пальцями - по три на кожну кінцівку.
Підсумки і перспективи DARPA Robotics
Ніхто не знає, коли з'являться нові роботи-рятувальники, але стає зрозуміло, що машини серійного випуску будуть істотно відрізнятися від конкурсних зразків, який переміг в змаганнях DRC. Зокрема, для роботи в екстремальних умовах, які не придатні для людини, роботи повинні отримати більше однієї години для автономної роботи.
Сьогодні перед військовими стоїть конкретне завдання з вироблення чітких вимог до перспективних роботам-рятувальникам. Необхідно визначити можливі сценарії, де використання машин буде ефективним і виправданим з економічної точки зору. Уряду потрібно профінансувати дослідно-конструкторські та науково-дослідні роботи, необхідні для створення і виробництва серійних машин-рятувальників.
Після закінчення змагань керівник DARPA Robotics Challenge заявив, що це лише початок шляху, але світле майбутнє вже попереду.
