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DARPA地下挑战赛正进行隧道虚拟竞赛
2019-07-10

【据DARPA官网2019年7月2日报道】DARPA已于7月1日举行了隧道的虚拟竞赛,来自世界各地的9个团队竞相展示其成果。

地下设施对全球安全的作用愈发重要。日益增长的人口和都市化进程需要军方和民间的应急人员能够在隧道、城市地下空间和天然洞穴中执行任务。考虑到创新、技术强化可以加速关键抢救能力的发展,DARPA于2017年12月21日宣布举办“地下”(SubT)挑战赛,旨在寻求实现地下环境中快速勘察、通过、搜索等任务的新方法。

一、竞赛目标

“地下挑战赛”旨在变革作战人员和第一响应人员在人造隧道系统、城市地下环境和自然洞穴网络中的作战方式。参与团队致力于开发能够在地下环境进行远程快速绘制、导航和搜索的突破性技术。

二、竞赛内容

“地下战挑战赛”包含两个方面的竞赛:一是系统竞赛,要求团队研发新型硬件解决方案,以在物理地下环境中竞争;二是虚拟竞争,要求团队研发基于软件的解决方案,以在仿真场景中进行测试。虚拟竞赛与系统竞赛同时进行。在虚拟竞赛中,团队将使用系统、环境和地形的虚拟模型开发软件和算法,以在基于模拟的事件中进行竞争。

三、赛程及奖金设置

参与团队将在三场初级分赛活动(隧道分赛、城市分赛和洞穴分赛)和一场总决赛中进行竞争。隧道分赛是首场分赛,其系统竞赛于2019年8月15-22日进行,其虚拟竞赛于2019年7月1日-8月1日进行,团队将在具有代表性的地下隧道中测试其系统和传感器,旨在创建由来自不同领域的多学科团队组成的社区,以促进地下环境的自主性、感知性、网络化和移动性方面的突破性技术。城市分赛将在2020年2月进行,该分赛重点关注地下城市环境,如公共交通和市政基础设施;随后在2020年8月进行洞穴分赛,该分赛重点关注自然形成的洞穴网络。

总决赛计划在2021年8月举行,测试团队在隧道、城市和洞穴三种环境中的技术能力。参与系统竞争的团队将在“系统决赛”中竞争高达200万美元的奖金,另有高达20万美元的奖金用于奖励参与“系统竞赛”三个初级比赛的自筹资金团队。参与虚拟竞赛的团队奖在“虚拟总决赛”中竞争高达150万美元的奖金,另有高达50万美元的奖金用于奖励在“虚拟竞赛”三场初级比赛的自筹资金团队。

四、比赛进展及参赛队伍介绍

(一)地下综合演习及其9支团队

为获得参加SubT集成训练(STIX)的资格,参与团队需要演示验证基础性能能力和恰当的安全措施。据DARPA官网2019年4月29日报道,9个入围团队于4月5-11日在科罗拉多州埃德加实验矿测试其远程导航技术,以准备计划于2019年8月举行的隧道分赛。9个入围团队被分为3个小组,每个小组有一天的时间在实验矿进行试验,次日模拟。团队可通过精确定位、识别和报告放置在隧道中的工件来获得分数,工件包括热人体模型、背包、灭火器、手机和无线电钻等作战人员和第一响应人员能遇到的东西。实验矿中光线不足、含尘量高,具有金属隧道和不规则地形,DARPA还使用了烟雾机模拟真实烟雾,为参赛者增加了复杂性。

STIX使这些团队有机会在典型环境中试验其研发的机器人、传感器及通信解决方案等相关技术。9个参与团队及其成员如下:

(1)用于自主探索地下环境的协同步行与飞行机器人(CERBERUS)。成员包括内华达大学、瑞士苏黎世联邦理工学院、内华达山脉公司、加州大学及瑞士Flyability公司。

(2)地下协同自主弹性机器人。成员包括喷气推进实验室、加州理工学院、麻省理工学院及韩国科学技术院。

(3)机器人与自主系统中心(CTU-CRAS)。成员包括捷克科技大学及加拿大拉瓦尔大学。

(4)在地下环境中机器人协同探索与编队(CRETISE)。成员包括Endeavor Robotics及Neya Systems公司。

(5)澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO Data61)。成员包括澳大利亚联邦科学与工业研究组织、澳大利亚Emesent公司及美国佐治亚理工学院。

(6)探索者(Explorer)。成员包括卡耐基·梅隆大学及俄勒冈州立大学。

(7)采用基于雷达定位的多代理自主探索(MARBLE)。成员包括博尔德科罗拉多大学、丹佛科罗拉多大学及科学系统公司。

(8)宾夕法尼亚地下隧道作战实验室(PLUTO)。成员包括宾夕法尼亚大学、Exyn Technologies公司及Ghost Robotics 公司。

(9)Robotika.cz。成员包括捷克共和国Robotika.cz及捷克生命科学大学。

(二)有资格参加隧道分赛的团队

据DARPA官网2019年5月21日报道,截至当前,11个团队有资格参加隧道分赛的系统竞赛,5个团队有资格参加隧道分赛的虚拟竞赛。系统竞赛将于2019年8月15日至22日尝试远程绘制、识别和报告地下挑战隧道匹兹堡矿道沿线的大量文物。与之前公布的9个团队相比,增加了5个团队参加隧道分赛,分别为

(1)贝叶斯自适应机器人控制系统(虚拟)(BARCS)。成员包括密歇根理工大学/密歇根技术研究所

(2)通信优化、低延迟探索、地图构建和目标自主定位(虚拟)(COLLEMBOLLA)。成员包括科学系统公司;

(3)协同机器人(系统和虚拟);

(4)得克萨斯州奥斯汀市亚稳态实验室(虚拟);

(5)台湾建东大学(系统)(NCTU)。

(三)新增的隧道分赛虚拟竞赛团队

据DARPA官网2019年7月2日报道,截至当前,参加隧道分赛虚拟竞赛的团队由5个增加到了9个,争夺50万美元的奖金。参赛团队从机器人模型和传感器的存储库中选择,提出一个解决方案来进行测绘、导航,搜索黑暗、危险和不可预测的地下场景。

首先,小组在可用配置中选择机器人模型和传感器组装,每个机器人基于速度、机动性、传感和电池寿命等性能特征都有不同的成本,小组最多可用组合成本为1000分。接下来,小组为他们的机器人编写软件和算法,以便在模拟环境中进行竞争。就像在现实世界的比赛中一样,机器人将探索隧道环境,并尝试在60分钟的计时跑中,在5米半径的精度范围内识别物品。每识别正确一个物品得1分,一场比赛共有20个物品,这意味着每个团队都有可能获得最多20分。新增的参加隧道分赛虚拟竞赛的4个团队分别为:

(1)AAUNO(澳大利亚);

(2)新泽西州米德尔顿Cynet.ai;

(3)德国飞艇公司;

(4)SODIUM-24 Robotics(美国)。

DARPA将于2019年8月22日公布系统隧道分赛虚拟竞赛的最终结果。(北京海鹰科技情报研究所 沈玉芃 薛连莉)

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