DARPA schickt Roboter in den Untergrund, um ihnen beizubringen, Leben zu retten

Du wachst unter der Erde auf. Sie sind dehydriert, Ihr Kopf pocht und Sie haben eine tiefe Wunde auf Ihrer Stirn, die stark blutet. Vielleicht stecken Sie in einem Höhlensystem fest, gefangen in einem engen Tunnel, die Arme an Ihrer Seite. Vielleicht stecken Sie in einem Regenwasserabfluss fest, der sich langsam mit Wasser füllt. Oder vielleicht ist es ein Minenschacht, in dem der Strom ausgefallen ist und Sie in furchterregende, pechschwarze Dunkelheit getaucht sind. Dann hört man etwas. Es ist nur schwach, aber Sie wissen, was es bedeutet: Hilfe ist unterwegs. Nur stammt es nicht von einem menschlichen Rettungsteam. Aus den grollenden Geräuschen in der Ferne lässt sich schließen, dass das Such- und Rettungsteam die Roboter schickt. Sofort weicht die Erleichterung einem Gefühl der Beklemmung. Da die Zeit knapp wird und vielleicht nur noch eine Chance besteht, dies richtig zu machen, beten Sie, dass der Roboter, den sie ausgewählt haben, der Aufgabe gewachsen ist.

Dieses Albtraumszenario wird Ihnen hoffentlich nie widerfahren. Aber DARPA, die US-amerikanische Agentur für fortgeschrittene Verteidigungsforschungsprojekte, versucht verzweifelt, eine Antwort darauf zu finden. Und sie haben 2 Millionen Dollar für jeden bereitgestellt, der ihnen helfen kann.

Um herauszufinden, wie der perfekte unterirdische Rettungsroboter aussehen sollte, hat DARPA einen Wettbewerb ins Leben gerufen, den neuesten Teil seiner Reihe „Grand Challenges“. Genannt Unterirdische (oder „SubT“) HerausforderungZiel dieses Wettbewerbs – der bis 2021 läuft – ist es, das Beste zu entdecken, was die Welt der Robotik an Rettungsbots zu bieten hat. Der Wettbewerb steht allen offen, von etablierten Robotikforschern bis hin zu selbstfinanzierten „Tüftlern“ aus der ganzen Welt, wie DARPA-Projektmanager Dr. Timothy Chung es nennt. Alles, was Sie brauchen, um den siebenstelligen Preis zu gewinnen, ist die Entwicklung eines Roboters, der in der Lage ist, Karten zu erstellen, Navigieren und durchsuchen Sie eine Vielzahl komplexer unterirdischer Umgebungen bei zeitkritischen Kampfeinsätzen oder bei der Katastrophenhilfe Szenarien. Darüber hinaus gibt es keine festen Richtlinien, wie diese Roboter aussehen sollten.

Der Aufruf zur Einreichung von Vorschlägen hat zu einem enormen Anstieg des Interesses und der Einsendungen geführt. Diese reichen von laufenden vierbeinigen Robotern wie dem vierbeiniger ANYmal-Roboter Digital Trends hat ausführlich über fliegende Roboter berichtet, die Lidar verwenden, die reflektierte Lasertechnologie, die selbstfahrenden Autos beim „Sehen“ hilft. Kürzlich gingen die Kreationen von 11 der besten internationalen Robotikteams in den Untergrund, um in den anspruchsvollsten Disziplinen auf die Probe gestellt zu werden Umgebungen.

Die großen Probleme lösen

Für eine Organisation, deren Name an dunkle Regierungsgeheimnisse erinnert, sind die großen Herausforderungen der DARPA überraschend öffentlich. Und genau das ist der Punkt. Seit 2004 veranstaltet DARPA etwa jedes Jahr ähnliche Wettbewerbe mit dem Ziel, Kreativen rund um die Welt zu bieten Welt einen Anstoß geben, sowohl finanziell als auch inspirierend, in die Richtung, in die sie hoffen, dass sich die Technologie entwickeln wird In. Bei den angebotenen Preisen handelt es sich im Wesentlichen um Sponsoringverträge für hochprofitable Forschung, die die Kluft zwischen Grundlagenforschung und Werkzeugen für potenzielle militärische Anwendungen überbrücken.

Die großen Herausforderungen können verrückt erscheinen; ähnlich wie DARPAs Arbeit an anderen seltsamen Forschungsthemen wie selbstlenkende Kugeln und Cyborg-Insektenspione. Aber sie scheinen oft nur so zu sein, weil das Gebiet, das sie erkunden, so neu ist. Im Jahr 2004 versprach DARPA beispielsweise einen Preis von einer Million US-Dollar für jeden, der ein Auto bauen konnte, das selbständig eine 142 Meilen lange Strecke durch die Mojave-Wüste zurücklegen konnte. Das „Siegerteam“ schaffte es in mehreren Stunden weniger als acht Meilen, bevor es Feuer fing und zitternd zum Stehen kam. Im selben Jahr gründeten die MIT- und Harvard-Ökonomen Frank Levy und Richard Murnane Als Beispiel dienten selbstfahrende Autos einer Aufgabe, die Maschinen aufgrund ihrer Komplexität wahrscheinlich nie bewältigen würden. Eineinhalb Jahrzehnte später wissen wir es anders. Die Grand Challenge von DARPA hat dazu beigetragen, eine Vision dafür zu entwerfen autonome Fahrzeuge, die jetzt Früchte trägt.

„Eines der Dinge, an denen DARPA immer interessiert ist, ist der Versuch, bahnbrechende Innovationen zu identifizieren“, erklärte Chung. „Manchmal geschieht das außerhalb der traditionellen Wege, und wir müssen nach Möglichkeiten suchen, die Lücke zu öffnen, in der diese Innovationen entstehen können.“ Diese Grand Challenges sind wirklich fantastisch, weil man ein sehr mutiges Problem stellen und es dann der Welt zugänglich machen kann. Es ist eine Möglichkeit, Aufregung zu erzeugen [und auch diejenigen zu inspirieren], die normalerweise nicht herauskommen, um [mögliche Lösungen] vorzuschlagen.“

Ähnlich gewagt klingt die SubT Challenge. Im Moment mag Ihnen die Idee, anstelle eines Ersthelfers aus Fleisch und Blut einen Roboter in ein Katastrophengebiet zu schicken, unwahrscheinlich erscheinen. Ich habe den Überblick darüber verloren, wie oft Robotikforscher Beschreiben Sie „Such- und Rettungs“-Anwendungen als letztendliche Rechtfertigung für grenzüberschreitende Forschung ohne unmittelbare Anwendbarkeit.

Es gibt jedoch gute Gründe zu der Annahme, dass Roboter auf diese Weise eingesetzt werden können. In den letzten Jahren a Laserschießender Schlangenroboter Die US-Armee hat festgestellt, dass das Geld zur Stilllegung eines Atomkraftwerks in Europa eingesetzt wurde 3.000 kampfbereite Skorpionroboter Zur Bombenentschärfung wurden Drohnen und ein Roboter namens Colossus eingesetzt Helfen Sie mit, einen gewaltigen Brand zu bekämpfen in der Kathedrale Notre Dame in Paris. In all diesen Fällen waren Roboter die erste Lösung. So sehr die Leute sich auch Sorgen machen Maschinen stehlen menschliche ArbeitsplätzeJedes davon stellt eine Situation dar, in der Menschen ihre Sicherheit oder sogar ihr Leben riskieren, indem sie sich in gefährliche Szenarien begeben.

„Wir wollen Roboter nicht nur um der Roboter willen schicken“, sagte Chung. „Vielmehr gibt es Informationen, die sie bereitstellen und sammeln können, ohne dass Menschen einem Risiko ausgesetzt werden müssen.“ Hier sieht er, dass die SubT Challenge einen echten Beitrag leistet.

„Grundsätzlich sind wir daran interessiert, in den Situationen zu helfen, in denen wir, wenn es irgendeine Möglichkeit gibt, etwas reduzieren können „Um Menschen in diesen gefährlichen Umgebungen Risiken auszusetzen, muss ein Beitrag geleistet werden“, sagte er Fortsetzung. „In Such- und Rettungsszenarien können [Roboter dies tun, selbst wenn es einfach darum geht, Menschen fernzuhalten, während Informationen gesammelt werden müssen eingesendet werden], um den ersten Blick zu generieren: Wo gibt es Gefahren, wo gibt es Frischluftnester, wo gibt es strukturelle Probleme? Instabilität. All diese Informationen helfen menschlichen Helfern, effektiver zu reagieren.“

In den Untergrund abtauchen

Die SubT Challenge hat gerade ihre erste Phase abgeschlossen. DARPA fand im August vier Tage lang in einem stillgelegten Minensystem in Pittsburgh, Pennsylvania, statt und erstellte ein simuliertes Katastrophenszenario, um die Roboterteilnehmer auf Herz und Nieren zu prüfen. Chung beschrieb es als „gewagte unterirdische Schnitzeljagd“, bei der die Roboter durch ein großes Minensystem reisen mussten, das von Objekten wie thermischen Schaufensterpuppen bevölkert war, die Überlebende darstellten. Zu den teilnehmenden Robotern gehörten 20 unbemannte Luftfahrzeuge, 64 Bodenroboter und ein autonomer Luftschiffroboter namens Duckiefloat.

„Die Idee ist, dass Roboterteams neue Wege beschreiten, überwinden und manchmal auch identifizieren müssen, um diese Artefakte zu finden“, sagte er. „Für jedes gefundene Artefakt erhalten sie einen Punkt. Die Teams, die innerhalb der vorgegebenen Zeit die meisten Punkte erzielen, sind die Gewinner des Wettbewerbs.“

Es war eine knifflige Herausforderung. „Die Roboterteams begannen an einem Eingang, und das waren eigentlich alle Informationen, die sie über die gesamte Mine hatten“, erklärte er. „Diese waren ihnen unbekannt. Wir haben ihnen keine Vorinformationen oder Karten zur Verfügung gestellt.“

Die Gewinnergruppe bei dieser Gelegenheit war Team Explorer, eine Zusammenarbeit zwischen Carnegie Mellon und der Oregon State University. Die Roboter des Teams konnten 25 von 40 Artefakten unter rauen Bedingungen, darunter viel Wasser und Schlamm, freilegen. Team Explorer hat zwei Bodenfahrzeuge und zwei Drohnen entworfen und gebaut, die speziell für den Einsatz in Minen entwickelt wurden. Eine weitere Gruppe, die gute Leistungen erbrachte, war Team CoSTAR, eine leistungsstarke Crew bestehend aus dem Jet Propulsion Laboratory der NASA, MIT, Caltech und verschiedenen anderen. Am Ende konnten die Roboter von CoSTAR 11 der 40 Artefakte aufdecken: nicht gerade eine saubere Sache, aber auch keine schlechte Leistung.

Das ist noch lange nicht das Ende des Wettbewerbs. Im Februar 2020 findet die nächste SubT Challenge in einem sogenannten Urban Circuit statt. „Sie können sich vorstellen, dass das alles ist, von einer U-Bahn-ähnlichen Transitstation bis hin zu Infrastruktur wie Regenwasserkanälen oder Abwasserkanälen“, sagte Chung. „Dabei handelt es sich um alle Arten von unterirdischen städtischen Umgebungen, in denen ein Notfall eintreten könnte.“ (Dieser Stadtrundgang ist das, was DARPA habe kürzlich einen Tweet dazu gepostetund forderte Zugang zu einer „von Menschenhand geschaffenen unterirdischen Umgebung, die sich über mehrere Stadtblöcke erstreckt“, die einen „komplexen Grundriss und mehrere Stockwerke, einschließlich Atrien, Tunnel und Treppenhäuser“ umfasst.)

Anschließend findet im August 2020 ein Cave Circuit statt, bei dem die teilnehmenden Roboter mit der Unvorhersehbarkeit natürlicher unterirdischer Umgebungen zurechtkommen müssen. Der Wettbewerb soll im August 2021 mit einem „Final Event“ enden, das alle drei Subdomains in einem riesigen Track vereint. Der Gewinner erhält dann das Preisgeld von 2 Millionen US-Dollar.

„Das Schöne an der SubT Challenge ist, dass die Tatsache, dass eine Lösung in einer Rennstrecke gut funktioniert, nicht unbedingt bedeutet, dass sie auch in zukünftigen Rennstrecken gut funktionieren wird“, sagte Chung. „Das liegt daran, dass die Vielfalt der Umgebungen potenziell ganz unterschiedliche Lösungen ermöglicht. Auf dem Urban Circuit können wir beispielsweise mit viel mehr Vertikalität rechnen, wo es möglicherweise nicht ausreicht, nur ein Bodenroboter zu sein. Im Cave Circuit wird es aufgrund der Kreativität von Mutter Natur [mittlerweile] viele Unregelmäßigkeiten geben.“

Klingt es lustig? Darauf können Sie wetten! Ist es eine gewaltige technische Herausforderung, die es zu bewältigen gilt? Absolut! Aber könnte die wertvolle Forschung, die aus diesem Projekt hervorgeht, eines Tages dazu genutzt werden, Menschenleben zu retten? Darauf rechnen alle.

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