DARPA探索无人车/无人机联合机队协同能力

格拉汉姆·瓦里克/Graham Warwick

现在，DARPA想把机器人技术带到地下，挑战为战斗中的敌人或自然灾害的受害者自动搜索隧道系统和洞穴网络。首先测试无人车，其次测试灾难响应机器人。学术界和工业界中的九个团队分别获得高达450万美元的合同，开发快速绘制地图、导航和搜索地下环境的新方法，以争夺地下挑战赛中的275万美元奖金。七个受资助的团队将在现实环境中演示物理系统，两个团队将使用仿真模型来测试软件先进性。DARPA也在寻求没有得到资助的潜在研发团队，研发系统参与此次竞赛。

此前，DARPA举办的有奖竞赛包括促进了无人驾驶汽车发展的挑战赛，和验证了半自主腿式机器人灾难响应方案的机器人挑战赛。

DARPA项目经理蒂莫·西中介绍说，地下桃战赛的目标是开发技术，使作战人员和应急人员能够搜索隧道系统、地下结构和洞穴网络等危及生命的危险、黑暗、深邃的环境。这需要拥有自主性、感知能力、网络化和移动性的先进无人系统。

另一项技术挑战是无人机的续航能力，与现在典型小型电动无人机的15-20min续航能力相比，要求高空滞空能力达到2～3h。无人车还必须在深入地下时与地面保持相互通信。

从2019年秋季开始，DARPA将进行一系列日益艰巨的挑战项目，每个挑战项目在人造隧道、多层地下结构和天然洞穴中进行。随后是2021年秋季的最后一次挑战将在所有三种地下环境中进行。机器人团队必须绘制环境图，寻找幸存者或化学品泄漏的发热目标。在人造隧道环境下赢得比赛的系统研发团队将获得200万美元。

在第一次挑战中，参赛团队将派遣无人机沿几英里长的细长隧道进行模拟搜索和救援行动。根据科罗拉多大学（CU）博尔德和丹佛分校的研究小组设想，六个月后，参赛团队将进行纽约地铁系统的隧道等大型隧道下的挑战赛。在洞穴环境下的比赛项目可能增加包括岩石、泥浆和塌陷等自然灾害的可能场景。

卡内基梅隆大学（CMU）研究小组组长塞巴斯蒂安·谢勒（Sebastian Scherer）说：“成功完成这些任务需要多个无人系统，包括无人机和无人车。”卡内基梅隆大学将开发可快速组装和重新配置以适应不同环境的模块化机器人，在需要时用履带或腿代替车轮。CMU团队由波音和近地自主研究机构的感知专家提供支持。

科罗拉多大学博尔德分校教授克里斯蒂夫·哈克曼说，“洞穴、矿井和地铁隧道都是迷宫般的，在这样的环境下视觉是多余的。这些环境将要求自主系统采取一种完全不同的方法，这将在其他领域同样适用。”

澳大利亚联邦科学与工业研究组织技术部门组成的Data61等其他参赛团队，计划使用带有激光雷达扫描器的有腿机器人和在没有GPS的情况下能够导航的无人机，创建地下环境的3D地图。去年，在澳大利亚某矿井下，Data61的GPS拒止自主技术搭载第一架超视距无人机成功地得到了应用。

无人车开发商奋进机器人公司（Endeavor Robotics），以前是iRobot公司的防务事业部，与研发越野自主系统的内雅系统公司（Neya Systems）、研发双腿机器人的幽灵机器人公司（Ghost Robotics）和研发自组织网络的持久系统公司（Persistent Systems ）组成联合参赛团队。另一个参赛团队由美国宇航局的喷气推进实验室牵头。

内华达大学雷诺分校正在牵头领导一个参赛团队，由内华达大学雷诺分校、塞拉纳纳瓦达公司（Sierra Navada Corp.）、苏黎世联邦理工大学（ETH Zurich）和飞行能力公司（Flyability）以及瑞士防撞无人机制造商组成，计划使用配备有多模态感知系统和自组织网络通信的协作行走和飞行的机器人参加比赛。

宾夕法尼亚大学也牵头领导着一个参赛团队，组员还包括埃克森技术公司（Exyn Technologies）和一个在GPS拒止环境中自主飞行的软件开发商。