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机器人挑战赛

2017-01-05成琳岚

大自然探索 2016年12期
关键词:梅隆卡耐基挑战赛

成琳岚

这里是美国洛杉矶市以东的波莫纳市,在一座别名“9号楼”的混凝土修造的停机库内,紧张的气氛正在逐渐升级。工程师们全部严阵以待,为了让自己手上最先进的机器人一显身手,他们正在做着最后的努力。让他们如此重视的原因只有一个——这是本次机器人挑战赛的最后一轮了!这次大赛是由美国国防部先进研究项目局牵头的机器人挑战赛,是世界上最重要的机器人赛事之一,代表了全球最先进的机器人开发技术!

此次机器人挑战赛在美国波莫纳市举行,比赛时间为2015年5月5~6日,是周末两天。赛道则由曾经的一个赛马场改建而成。在这个还有着马粪味儿的赛场上,各路机器人必须完成跨越碎片残骸、驾驶应急车辆到达现场、攀登阶梯和贯通石膏板墙等一系列任务。这些任务都是由大赛主办方设计的,意在检验机器人在现实灾害情况下能否完成一些基本的救灾任务。参赛者来自世界各地,共23组,每个任务派4组上场,依次轮流。

对于人类选手来说,要完成这些任务简直算不得什么,只要在赛道上适应个五六分钟,选手都能成为个中高手。但对于机器人来说,这可不是一件小事。要应付这些任务,只有世界上最先进的机器人,和控制它们的机械师一起才能完成。而在这个过程中所产生和应用的数据,将是未来继续构建整个机器人开发领域的基础。

机器人的聚会

场外,几千名观众已经聚集了起来。大家都想看看这些机器人在自己不熟悉的环境中会有怎样的表现。很快他们便发现,和顶尖的机器人相比,那些一般机器人的表现还真是不怎么样——很多连如何从自己驾驶的应急车辆里出来都不知道!来自香港大学的机器人Atlas曾一度从车里探出了身子,可惜这样冒失的举动导致其液压管线被撕裂,油喷了一地;而有些像来自科罗拉多的蜘蛛机器人Grit,压根儿没能从车里出来,连起跑线都没碰到。

由于赛事中的机器人需要对自身所处环境进行测评,并计算下一步该怎么走,因此,整个赛事现场穿插着各种长时间的停顿。一些观众笑称,这简直就是“机器人高尔夫”嘛!不过,有些机器人反应还是很快的,像来自麻省理工学院的人形机器人Helios和来自卡耐基梅隆大学的机器人CHIMP,它们的行动中有很多步都来自于自动演算。而其他像德国波恩大学的轮式机器人Momaro,则完全依靠人类工程师来操控。

对此,NASA喷气推进实验室的负责人布莱特·肯尼迪作出了肯定。他认为,人类机师也是整个机器人系统的一部分,并率领实验室开发的四足蜘蛛机器人Robosimian参加了本次挑战赛。

到了第一天赛程快结束时,各队的技术都有了提升。轮式机器人Momaro已经能够运用它可伸缩并带有轮子的腿,飞快地从应急车辆上下来了。蜘蛛机器人Robosimian则谨慎许多,只见它缓慢而小心地从车内爬出来,像只猴子一样,先伸出两条腿支撑在地上以平衡自己,稳定后再把两条腿回收成整体,用轮子前行,这可比协调四条腿来行动轻松多了。虽然稍显缓慢,但Robosimian的进步是平稳的,没出一点儿差错。

相比之下,轮式机器人Momaro还是暂时领先。它的速度最快,并且是没有失误的机器人选手。它与Robosimian都在50分钟内完成了任务,获得了7分的高分(满分8分)。可惜的是,两名机器人选手在第一天都没能攀上阶梯。而且,其他机器人的表现也十分亮眼。虽然人形机器人Helios在赛道上摔了两次,还不得不用吊车运回自己的脚,但它依然是攀登阶梯项目中的佼佼者。

卡耐基梅隆大学的机器人CHIMP及其开发者Tartan救援团队的成绩也不错。CHIMP重200千克,是整个赛事中最重的机器人,它还能仅仅用自己装有履带的双臂举起136千克的东西,简直就是一头不折不扣的红色怪兽! 在一轮比赛中,CHIMP在准备切割石膏墙时忘了开启钻孔机,但这一点也并不妨碍它用纯粹的力量撕开了整个墙面!

机器和人的故事

第一天赛事结束之后,卡耐基梅隆大学的机器人CHIMP占据了头名位置。在攀登阶梯时,其装有履带的四肢发挥了很大作用,它像坦克一样崎岖而上,取代了传统机器人迈步向前的方式,获得了8分的满分!

当场外的观众为场上的机器人欢呼之时,9号楼里面才是整个赛事的核心。与赛道步行距离只有5分钟的这座停机库,是各队的控制中心所在地。每支队伍都在这里,用无线网络对自己的机器人进行远程操控。这种无需线缆来输出动力与数据的方式,在以前的赛事中是极难见到的。

机器人与机师之间的磨合至关重要,每支队伍在这一点上都有自己的秘诀。例如,来自佛罗里达IHMC公司的机器人Running Man就只配备了一名主控人员约翰·卡尔夫,大家都戏称他是“和机器人说悄悄话的人”。作为操控师,同时也是电子游戏高手,卡尔夫需要做的是通过Running Man自带的传感器传回的数据制作一个真实赛道的虚拟复制品。卡尔夫就在这虚拟的空间里操纵Running Man完成任务。

其他队伍则会启用一个团队对机器人进行控制。德国的机器人Momaro便拥有9人的操控团队。其中,塞巴斯蒂安·舒勒主要负责手臂的控制。他带着OR头戴显示器,进入一个3D虚拟世界进行操作,而建立这一虚拟世界的数据则全部由Momaro自带的激光扫描仪收集所产生。

不管是一个人还是一个团队,人与机器之间的联系都是十分紧密的。前赛事负责人吉尔普拉特指出,在人与机器之间,还存在着一些未知的吸引力。场外的一名观众在佛罗里达IHMC公司的机器人Running Man摔倒后也说到:“不知怎么的,看它摔倒,我也会觉得难过。”

最后时刻

到了星期六下午,赛程就快结束了。空气中弥漫着绞盘发出的“嗖嗖”声,以及阵阵角锉的轰鸣声,领先的机器人选手都在做着最后一搏。Helios在摔倒之后换了条新胳膊;Momaro一个早上都被自己的机师团队围绕着,模拟训练攀爬技巧。

而此时的赛道上,来自韩国大田市的机器人KAIST一马当先,闯出了自己的路。只见它用双臂轻松地推开车,双腿稳稳地落地站住,再拿起锯子,在石膏板墙上完美地划出一个圆形。观众们不禁发出阵阵惊叹。要知道,在头天的比赛里,KAIST在这一关可是吃尽苦头。

当KAIST在完成最后的攀登项目时,观众中一位小孩紧张得大喊:“小心!”那真是走得最小心的三步了!三步过后,完美的表现不仅让KAIST获得了满分,总共44分钟的优异成绩也使得KAIST锁定了自己的冠军位置!来自佛罗里达的Running Man紧随其后,也获得了8分的满分,只因稍稍慢了些而屈居亚军;卡耐基梅隆大学Tartan救援团队和他们的机器人CHIMP获得了第三名。

与此同时,德国波恩大学的Momaro却在最后一轮表现不佳,由于膝关节的马达过热,导致其腿部动作直接崩溃。接下来的比赛里,Momaro艰难地用自己的腹部花了10分钟才攀上了阶梯。可惜的是,在最后尝试站起来的时候,它却因同样的问题再次倒了下去。

这时,各队成员们知道,一切都结束了。Momaro朝着场外挥了挥手,观众们爆发出最后一次热烈的欢呼。

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