DARPA機器人挑戰賽

張文韜/編譯

DARPA機器人挑戰賽

張文韜/編譯

參加DRC挑戰賽的機器人選手必須具備關掉水閥等能力，這是處理工業事故中的關鍵所在

挑戰賽呼喚智能機器人

●今年6月，各種靈巧敏捷的機器人將參加由美國國防部高級研究計劃局（DAPPA）舉辦的機器人挑戰賽（DRC）決賽，為競爭高達200萬美元的一等獎而展開角逐。

如果你推一下SAFFiR人型機器人，它會迅速作出反應，即通過步伐移動來保持身體平衡；通過轉動頭部對四周環境掃描，SAFFiR甚至可以在不平坦的地形中行走，包括接受指令完成抓拿物體等舉動。

SAFFiR是一款由弗吉尼亞理工大學研制的消防機器人，6月將參加由美國國防部高級研究計劃局（DARPA）舉辦的機器人挑戰賽（DRC）決賽。DRC是一項旨在改善機器人移動性、自主性和響應人類指令等能力的賽事。今年3月5日，DARPA宣布了25名機器人選手入圍6月舉行的決賽，以角逐金額為200萬美元的一等獎。

負責這項挑戰賽的DARPA項目負責人吉爾·普拉特（Gill Pratt）指出，如今最先進的機器人可以根據預設指令或通過遠程操控適應工廠等一些常見環境。但是，人們還需要更聰明靈巧的機器人來處理一些突發事件。比如2011年日本福島核電站泄漏時，環境非常危險，無法派人員進入現場清理核污染。而現有的清理機器人行動遲緩而笨拙，只能用于勘查事故現場的受損情況或處理一些簡單的工作。

DARPA之所以設立這項挑戰賽，其目的是加快推進機器人的研發進度，希望機器人在未來的災害中發揮更大作用。自2012年創辦以來，DARPA已經舉辦了多次DRC賽事。

要想在DRC中獲勝，其關鍵在于檢驗機器人獨立完成任務的能力，諸如自主判斷把腳抬升多高才能邁上一級臺階，或者在惡劣環境中追蹤目標對象的位置。如在2013年12月舉辦的DRC，要求機器人必須完成關水閥、爬樓梯及在蜿蜒的高速路上快速行走等技能。在馬薩諸塞大學盧維爾分校的計算機科學家霍利·揚科（Holly Yanco）看來，機器人自主性越大，表現就越好；人類操控的環節越少，機器人的運行速度就更快、也更容易排除故障。揚科負責DRC的比賽結果分析。

在今年的決賽中，機器人面臨的挑戰是：比賽時間有限、沒有外部電源，有時甚至不能與操作者交流，完全是模擬各種錯綜復雜真實災難的場景。DARPA希望參賽團隊能設計出更優的解決方案，以提高機器人自主確定現場狀況和采取行動的能力。“能在這個級別獲得成功，將是了不起的成就。”普拉特評價說。

亞特蘭大佐治亞州理工學院的機器人學教授亨里克·克里斯坦森（Henrik Christensen）指出，機器人已經越來越擅長借助傳感器進行測距和移動。比如，SAFFiR身上的遠程傳感器能測量力和身體位置（這是機器人找到重心的因素之一），包括用攝像機和軟件測量距離和潛在障礙物；又如，由卡內基梅隆大學團隊研制的CHIMP機器人，能靈巧變換形態，既可以像車輛一樣用四個履帶輪行進，也可以兩腿站立爬臺階或使用各種工具。

但是，這些機器“并不善于判斷，比如判斷一個物體是鉆孔機還是茶杯，或自主找出與任務相關的事物，”克里斯坦森說，“這些事太難了，還是人類比較擅長。”

圖為日本沙夫特公司開發的機器人在2013年的機器人挑戰賽上

更注重人與技術的協作

在研制過程中，有些團隊試圖將機器人“看到”的一切轉換成操控者能輕松理解的內容。托德·丹科（Todd Danko）解釋說，他們的目標是創造一個高效的人-機團隊。比如兩個人組成一個小組，一個負責指揮，另一個負責行動。丹科領導的DRC參賽團隊代表著美國國防設備承包商洛克希德·馬丁公司。揚科指出，事實上，人-機交互平臺設計得好的團隊更容易完成比賽任務。

“我認為DRC的主要目的是讓人們意識到人和機器人之間‘共同自治’的重要性，”谷歌公司的機器人專家詹姆士·庫夫納（James Kuffner）說，“這意味著必須考慮人該做什么，機器人又該做什么，以及其過程如何與機器人溝通。”

本世紀頭十年中期，DARPA發起的機器人挑戰賽注于自動運輸工具，試圖在伊拉克和阿富汗布滿炸彈的街道上用機器人取代傳令官。然而，這一賽事促發了谷歌等公司對包括無人汽車在內的無人駕駛技術的研究興趣。

最近幾年,美國國防部建議軍方改變研究策略，從專注于自動系統轉變到更注重人和技術之間的協作。與自動卡車和無人駕駛飛機不同，為競賽而設計的機器人將可以幫助人類完成困難的工作，而不僅僅是取代人的工作。

[資料來源：Nature][責任編輯：則鳴]