美國防高級研究計劃局征召新一代機器人

    前沿視點

    作者：石壽鬆等

    目標：高危環境

    美國防高級研究計劃局為期長達兩年的“機器人挑戰賽”，將搶險救災任務作為新係統研製的重點，是基於如下兩個理由：其一，因為這是美國白宮和國防部提出的美國國防部十大任務之一；其二，國防高級研究計劃局認為這是一項獲得廣泛共識和重視的任務，是民眾高度關注的領域。

    該項目主管普拉特博士解釋說，國防高級研究計劃局“機器人挑戰賽”的目的在於提高美國和全世界對自然災害和人為災難的應對能力，以2011年日本福島核事故為例，先進的機器人係統能夠發揮重要作用。他說，“在最初的24小時內，本來有多次機會進行幹預，使災難嚴重程度大大減低。但不幸的是，因為輻射過高，人不能進入事故區域。結果，本來可以控製的災難不斷惡化。”

    部署：兵分四路

    根據國防高級研究計劃局的部署，“機器人挑戰賽”項目按照兵分四路方案運作，A、B兩路團隊將獲得國防高級研究計劃局提供的經費，而C、D兩路團隊則不會獲得國防高級研究計劃局的經費資助。根據早期的“廣領域公告”，國防高級研究計劃局A路隊伍篩選出7個團隊研製新的硬件和軟件，B路隊伍11個團隊隻研製軟件。

    A路團隊由一係列機器人技術領域知名單位組成，由他們推出一係列機器人係統。該路團隊及其研製的機器人係統有：卡內基梅隆大學國家機器人工程中心（CHIMP）的高智能移動平台、德雷塞爾大學牽頭的HUBO人形機器人、雷聲公司的“衛士”機器人、SCHAFT公司的HRP－2機器人、弗吉尼亞理工大學的THOR“危險作業戰術機器人”、美國宇航局約翰遜空間中心的NASA－JSC宇航局空間中心機器人以及美國宇航局噴氣推進試驗室的“機械猴”機器人。

    B路隊伍11個團隊也都是機器人技術領域的佼佼者：洛克希德·馬丁公司先進技術試驗室、RE2公司、堪薩斯州大學、卡內基梅隆大學、麻省理工學院、TRAC試驗室、華盛頓大學、佛羅達人類與機器認知研究所、以色列班古昂大學、美國宇航局噴氣推進試驗室以及TORC機器人公司等。

    B路團隊不研製硬件，而在支持阿帕奇開源協議的虛擬機器人模擬器上演示各自的軟件。模擬器目前為Beta　1.0版，將由“開源機器人基金會”在未來幾個月內推出更高版本。普拉特博士解釋說，更高版本的模擬器將采用雲計算，使之更易幹提高計算能力；此外，還將增加實時模擬功能。模擬器將由國家標準與技術研究所進行驗證。

    C路團隊對來自全世界的競選單位開放；同B路團隊一樣，最初也是使用虛擬機器人模擬器。普拉特博士稱，這路團隊必須展示某些非同一般的技術才能獲得競選資格。

    B路和C路團隊先參加虛擬環境競選，篩選出一批優勝者繼續進行首輪“實機”挑戰賽，挑戰賽由主辦方向參選方提供經費保障。

    D路團隊則是能夠研製硬件和軟件，但國防高級研究計劃局不提供經費保障，這個團隊來自世界各國。參選者可以自由使用虛擬機器人模擬器，但重點應該放在首輪“實機”挑戰賽上。

    目前挑戰任務隻是概念性的，並且會隨時根據需要提出新的功能需求，包括駕駛車輛、開門、爬樓梯、連接電纜或水管等功能。

    項目挑戰賽日程表尚末確定，目前預計會在設計評審後從7個A路團隊項目中篩選出5個。預選工作將在2013年12月完成。在此之前，2013年6月的虛擬挑戰賽參賽的是11個B路團隊和未提供經費的C路團隊，先在5月進行資格賽。6月的虛擬挑戰賽將在“雲”平台上進行，選出6個隊參加下一階段的比賽。

    2013年12月比賽的11個團隊（A路選出的5個，B、C路選出的6個）將有8個團隊勝出，獲得經費保障繼續參加2014年12月的挑戰賽，獲勝團隊最終將獲得200萬美元獎勵。

    特點：仿生自主

    國防高級研究計劃局的“機器人挑戰賽”需求機器人涉及諸多與人類休戚相關的特性，機器人作業的環境就是其中之一。“我們知道，日常災難影響最大的地方不是沒有建築的戶外環境，而是人類居住的室內環境，這個環境有許多設施，比如門、樓梯、窗戶等。所以我們研發的機器人和技術要與人類居住的室內環境高度適應”，普拉特博士解釋道。普拉特博士指出另一新的設想是在這些環境中，機器人應該設計成能使用人類使用的工具，如螺絲刀等。這一點在災難現場顯得特別重要，因為在救災的早期階段往往難以提供機器人專用工具。

    操作人員與機器人訓練還要考慮一個重要因素，即必須操作簡單。