让机器人参与救灾 需要克服哪些问题?

  次阅读 作者:智能小宝 来源:互联网 2015-11-26 19:05 我要评论(0)

让机器人参与救灾 需要克服哪些问题?

灾害响应机器人要面对复杂的问题

大约是三四个月之前,在美国加利福尼亚举办了一个大型机器人挑战赛,我要跟大家分享一下我参赛的体验。

情况是这样的,2011 年,大家都知道日本东部出现了地震和海啸,当时也出现了核泄漏,我们必须要进行疏散,在出现这样的事故之后日本政府决定要部署灾害响应机器人,美国军方也派遣了一些机器人来帮助应对这样的灾难,但是他们发现这些机器人受到了一些门和墙体等非常障碍物的阻碍,没法进入到大楼中,而且他们也没法与这些机器人进行通讯,这些灾害响应机器人无法应对人为产生的灾难。

Darpa 是美国的国防部高级研究计划局,Darpa 进行了非常详细的规划来解决未来我们可能会面临的复杂问题。

首先假设机器人必须能够去驾驶常规的车辆,能够把这些常规的车辆驾驶到灾害发生地,到达灾害发生地的时候他们必须从车辆上下来,然后去清理路障,这样才能够进入到灾害发生地。

一旦进入到大楼,他们必须能够打开大门,进入大楼之后,机器人必须能够沿着非常陡的梯子或者楼梯往上爬,当有一些墙体阻碍了他们的前进时,他们必须能够在墙体上敲一个大洞以便穿行过去,如果一些管道泄漏,他们必须能够自己关掉阀门。最后这些机器人必须能够去解决一些出其不意的问题,要做一些没有事先界定好的工作。

为了促进活动的开展,Darpa 决定要对机器人挑战赛投入上亿美元资金进行支持,选择了七个团队来帮助他们解决这些问题。每个获选的团队会获得三百万美元的资金支持,每个参与者都可以获得这么多的资金支持,我们把它称为 TrackA。TrackB 是团队进行机器人操作来解决前面遇到的挑战,一旦参赛,他们会获得 100 万美元的资金,就是 TrackB。后来韩国政府、日本、欧盟有三个团队,韩国政府决定要参加到机器人挑战赛,韩国政府提供了 400 万美金的支持,日本政府也提供了几百万美元的资金支持,欧盟也提供了资金的支持,机器人挑战赛三年的资金支持达到 1.1 亿美金。在该挑战赛当中,我们开展了几次活动。第一次是在 2013 年 6 月份,这是初选赛,到 2013 年 12 月份的时候进行了预赛,2015 年 6 月份进行了决赛。

这些机器人是参加挑战赛的机器人。

Atlas,是由美国一家公司发明的;

HRP 平台机器人,是日本的代表机器人,它主要是针对工业设计的,是人机共同合作;

Jaxon 是日本的机器人,这个机器人在 2013 年 12 月份预赛获胜后,公司被谷歌所收购;

还有来自美国宇航局的机器人 Robosimian,这个机器人研发的目的是为了在月球或者火星上进行施工,他也在太空当中进行一些作业,是太空作业的机器人;

还有 Chimp 机器人,是卡耐基梅隆大学发明的,还有来自意大利的机器人 Walkman;

这个 DRC—hubo 的是我专门为此次挑战赛所组装的机器人。

挑战赛一共有 25 个团队,有 7 个 Atlas 机器人,还有 2-3 个 Jaxon 机器人,有 4 个 HRP 机器人,其他的机器人也有几个。

挑战赛中,最开始是从右上角开始,首先必须要把机器人放到车辆上,机器人必须要开车,然后进入到目的地,接下来要从车辆上下来,进入到大楼当中。在这块他必须要转这个阀,接下来要拿工具在墙上敲一个洞,在这里它还要应对一些意料之外的状况,必须要穿过特定的障碍物,最后要从大楼上成功的撤出,离开救援地。

这样的一个任务最难做的就是他们下调了通信的带宽,通常需要一秒钟的时间才能获得比较好的视频的图像,但是一旦他们进入到了空间当中, WiFi的带宽就变成了一万分之一,传一个图片需要一个小时的时间,一旦机器人进入到大楼,机器人必须自主去决定,没有外部的支持。这里还有操作室,它离现场有 500 米的距离,因此操作人员无法知道现场发生的状况,他们也不知道现场这些机器人是怎么运作,因为当时 WiFi 通讯讯号是非常弱的。

25 个团队中,有 3 个团队一个小时之内进入到了 A 点,最快的团队是44 分钟就到达了目的地。卡耐基梅隆大学的团队是第二位,我们是第一位。很多团队没有完成任务。

25 个机器人来自世界各地,他们的成本造价可能都达到 100 万-200 万美元,可能需要花几年的时间才建造完成,它们行走得非常漂亮,操控也非常好,在实验当中它们表现得特别好,但在现实当中却会不断地摔倒,会出现这样那样的故障,很多人对于这样的结果感到特别的失望。

灾害响应机器人,他们在进入到灾害现场之前实际上遇到了非常多的障碍,因为他们遇到了真正的灾害。

在我们实验室当中这些机器人表现得特别好,但是在真正的现场,他们可能会遇到非常多的障碍和困难,因此在实验室和现实世界区别非常大。

什么原因会导致机器人故障?

究竟发生了什么样的状况呢?我们发现有几个原因造成了机器人的故障:

大部分的是系统和硬件的故障。

当我们制造机器人的时候,有时候我们让机器人行走,在实验室当中行走是很容易的,但是在任何地方让他们随时都能够行走是很难的,因为有时候这个系统并不是特别的可靠。我们发现两足行走本身对于机器人来说并不是特别安全。

还有另外一个问题,机器人自己行动的话是可以的,但是一旦机器人要和环境进行互动,他可能会遇到非常多的障碍。

我给大家讲一个非常简单的例子,你可以看到有一些机器人他们要开门,对于机器人来说,开门这样的一个测试可能做起来是最难的。

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