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DARPA机器人挑战是一个半身像

2020

自DARPA机器人挑战赛(DRC)结束以来已经接近一个月了。 这是足以面对事实的时候了。 多年来规模最大,资金最充足的国际机器人竞赛失败了。

写作感觉不太好。 刚果民主共和国是一项艰巨的任务,跨越多年,耗资数百万美元。 比赛有一个崇高的目标,即能够更好地应对灾难的机器人的发展,并吸引了许多世界上最聪明,最有成就的机器人专家。

而且我知道我并没有通过指出刚果民主共和国的失望来说实话。 尽管过去几年收购,投资和招聘有所增加,但机器人技术主要是由弱者组成的领域。 如果有的话,我在研究人员的脸上踢沙子,他们已经花了近三年的时间失眠,忽视了所爱的人,并且通常将他们的生命倾注到建筑和编程机器中,这些机器看起来几乎普遍不起眼。 在上周在加利福尼亚州波莫纳举行的DRC总决赛中出现参加比赛的24名机器人中,只有少数人能够通过他们的挑战赛。 因此,刚果民主共和国最大的新闻似乎是机器人下降的GIF游行。 一个机器人摔得很厉害,它的头部弹了下来。

但不要怜惜这些笨手笨脚的机器人。 如果刚果民主共和国没有那么充满打闹,它会让每个人都入睡。 毕竟,在最短的时间内占据最多分数的机器人花了将近45分钟来完成我的幼儿园时代的女儿可能在10分钟内完成的一系列八项任务。

而且,由于尊重我的人类后代,这不是一种恭维。 DRC-Hubo是由韩国队KAIST队员组成的胜利的5英尺9英寸人形机器人,他大部分时间都在露天挑战赛道上进行了长时间的骚动,导致了一个大小相当的模拟设施在一个地方或另一个地方,没有任何东西的单卧室公寓。 它开始了它的竞争获胜运行强大,通过驾驶和一个人可能,并更快地退出其修改的Polaris多功能车,并且比事件中的任何其他机器人更少的笨拙的启动和停止。 然后DRC-Hubo跌落到轮膝上,慢慢地滚动到代表模拟设施入口的关闭门,然后冻结。 长时间以来,刚果民主共和国最有能力的机器人准备好了翻转手柄和推门的艰巨任务。

最终,它做了这两件事,Fairplex看台上的人群爆发出欢呼声。 任何人只是刚刚到达自动扶梯,或者在前往座位之前抓住一只热狗 - 可能听到了咆哮和想象中的机器人在瓦砾上跳跃,或者在混凝土墙上抨击。 但是,刚果民主共和国的值得称道的壮举门槛相当低。 有些机器人从未进入那扇门。 一个人形模型在比赛开始的几秒钟内崩溃,并一直下降,直到球队将其拉出球场。 另一个人形生物在离开北极星的时候翻倒了,并且非常严重地损坏了它,它实际上已经流血了,为DARPA的工作人员和团队成员留下了一块油,以便擦掉。 征服门的那些机器必须应对诸如倾斜度为2到3度的地板以及恰好被8块碎片阻挡的路径等危险。 这是一场比赛,其参赛作品如此无能,至少与人类相比,只是打开那扇门算作合法的胜利。

这不是DARPA最初提出的DRC。 2012年4月,当该机构首次概述竞赛的范围和参数时,似乎不可能。 DARPA似乎已经删除了其原始新闻稿,但这就是弗吉尼亚理工大学在宣布自己的参与团队时描述该事件的任务的方式。 特别注意八项拟议任务中的最后一项:

1.进入标准人力车辆并将其驾驶到指定位置。

2.下车并穿过瓦砾。

3.清除门口的障碍物。

4.打开门,进入建筑物。

5.找到泄漏的管道并关闭相关的阀门。

6.重新连接软管或电缆。

7.爬上梯子。

8.从现场抓取工具,突破混凝土墙并退出。

如果刚果民主共和国包括机器人突破混凝土墙,忘记欢呼的人群。 Fairplex将爆炸,竞争对手的电视收视率将与奥运会相媲美。 但是刚果民主共和国总决赛是一项妥协研究,虽然DARPA总是警告竞争规则将保持秘密和可变性直到最后,但这八项拟议任务中只有一项保持不变。 这是一个逐个任务分解:

1.进入标准人力车辆并将其驾驶到指定位置。

进入车辆​​不是最终事件的一部分 - 团队可以在时钟开始之前小心地加载和定位他们的机器人。 这些车辆并非“标准”,因为刚果民主共和国使用的所有Polaris多功能车都采用了改进的悬架来支撑更重的载荷,并且除了其中一辆之外的所有车辆都进行了修改,以允许机器人驾驶和/或离开车辆。

2.下车并穿过瓦砾。

机器人被要求出口,但它们和门之间没有瓦砾。

3.清除门口的障碍物。

从未发生过。 相反,对于八个总任务中的第七个,机器人必须通过处理由八块碎片阻挡的一段地板或者穿过由煤渣块组成的路径到达模拟设施的出口。

4.打开门,进入建筑物。

这是唯一未明确或隐式降级的任务。

5.找到泄漏的管道并关闭相关的阀门。

虽然其中一项任务涉及将圆形阀旋转整整360度,但它是该过程中唯一的阀门。 机器人将多个阀门定位的概念不适用。

6.重新连接软管或电缆。

重新连接软管听起来很酷,不是吗? 想象一下,由于DARPA还承诺降低通信信号,因此要求机器人参与者拥有更多自主权,因此需要精确的运动技能才能实现这一目标,并且几乎没有来自远程操作人员的直接控制。 相反,有一个惊喜的任务。 在第一天,这是一个必须拉下来的大转变。 在第二天,它是一根插在墙上的电缆,必须将其拆下并插入另一个插座。 但这些都是道具,基本上没有任何分支可以与之抗衡。 它们用磁铁固定,就像工业尺寸版的MacBook MagSafe电源适配器一样。

7.爬上梯子。

虽然不是刚果民主共和国最有前途的视觉效果,正如最初描述的那样(接下来会出现),机器人攀爬梯子会令人震惊。 提升阶梯的实际任务可能是竞争中技术上最具挑战性的方面,需要在各种组件中具有巨大的力量,以及前所未有的操纵组合(掌握梯级)和有弹性的移动性。

相反,刚果民主共和国的最后任务是爬上四个楼梯。

8.从现场抓取工具,突破混凝土墙并退出。

试着想象一下这种情况。 一个人形机器人拿起一个工具,最初假设它是一个穿过墙壁的Sawzall buzzes,并通过一个由自己的自主大脑和机械力量制成的洞离开球场。 这将是一个显示。 人类会惊恐万分,高兴地哭泣,或者至少关注自DARPA最后一次历史性机器人大赛 - 城市挑战赛 - 2007年举办的无人驾驶汽车比赛以来世界上最大的机器人大赛。

但是在我们实际获得的刚果民主共和国中,少数机器人幸存了足够长的时间来接触电动工具,这些电动工具是螺丝刀,而不是锯子,不得不在墙上雕刻一个小孔(如圆圈所示)然后继续前进。 由此产生的洞穴足够大,可以让一只受惊的猫争分开来,或者让一个被困的人将头伸出来,然后对慢慢地朝着出口慢慢移动的机器人大喊大叫。

* * *

在DARPA的实验失败的过程中有迹象表明。 在2013年在迈阿密举行的DRC试验中,机器人在八项任务中分别获得了30分钟。 大多数人使用了至少一半的时间,这使得跑步感觉无穷无尽,并且只有因为附着的电源线才有可能。 更令人担忧的是,一些机器人只是跳过了棘手的任务,比如开车。 在今年3月的电话简报会上,刚果民主共和国计划主任吉尔普拉特表示,在决赛期间,机器人不必自己进入车辆。 他还提到,与试验一样,一些团队可能会选择放弃与驾驶相关的积分。

但普拉特在电话会议期间详细谈到了堕落问题。 如果他们摔倒了,他们将不得不自己起床, 他说。 在DRC试验中,机器人有安全保护装置,防止它们撞到地面。 但这些绳索正在为决赛而削减。 普拉特说,我们正在努力使这场比赛更加真实,真正的灾难将会是什么样的,当然人类无法突然进入灾区救援机器人。

在进一步关注如何在比赛的最后阶段处理下降时,Pratt接着说:

DARPA努力尝试。 这实际上是我认为最困难的比赛的一部分,而且以前没有做过。 所以我们会看到会发生什么。 这将是非常令人兴奋的。 还有待观察的是他们将如何从跌倒中恢复过来。 所以,如果我要向球队提出建议,我会说现在倒下了。 然后起床吧。 让我们看看它是如何工作的。 并且不要因为它掉下来而害怕打破你的机器人。 因为在挑战期间几乎肯定会发生这种情况,如果你的机器人属于可以摔倒的设计类型。

Pratt引用CMU的CHIMP作为机器人的一个例子,按照设计,它基本上不会掉下来。 这台重达443磅的机器是静态稳定的,这意味着,与使用双足行走的系统不同,它不需要主动保持平衡。 即使CHIMP意外停电,它也不会倒塌。 Pratt补充说,对于那些不必担心的人来说,好吧,也许你做出了正确的选择。

然而,普拉特谈论堕落越多,听起来就越少。 尽管最初说机器人必须自己站起来,但他后来承认,团队可能会把它重新站起来,只需要花时间处罚。 这将大致模拟灾难响应者有多个机器人可以使用的情况,并且如果第一个机器人停机,它将能够部署备份系统。

尽管如此,普拉特仍然热衷于看到机器人从跌落中崛起的前景,并指出,对于那些在没有参加2013年试验竞争的情况下晋级决赛的机器人,这几乎是强制性的。 让机器从俯卧中起床是所有新团队完成的资格任务之一。 也就是说,我们没有把球队推得太远,必须证明他们也可以在摔倒时幸存下来。 这不仅仅是因为你可以从躺下起来,你也必须能够在跌倒时不受伤害,“普拉特说。 “我还没有看到很多。 看看哪些球队能够取而代之,哪些球队无法取胜,这将是很好的。“

普拉特是对的:对于刚果民主共和国总决赛的大部分机器人来说,下降是肯定的。 但是他在竞争前练习摔倒和恢复的先见之明的建议被公然忽略了。 在出现在波莫纳之前,没有一支球队在没有安全系绳的情况下完全排练了这种情况。 虽然媒体被邀请,然后没有参加参加赛前试验,DARPA可以评估机器人的整体能力,无论组织者看到什么,说服他们再次阻碍竞争。

机器人没有被迫自己站起来。 几乎每个机器都倒下的球队都只吃了10分钟的罚球。 有些人多次这样做,这意味着一个场景,应急人员将一整套相同的,浮躁的机器人带到了灾难中,他们完全清楚地知道,他们在面对如门把手或一些楼梯等令人痛苦的障碍时会面对植物。 至于那些从易受攻击的后期加入队伍是强制性要求,该比赛的能力是MIA。 当机器人在刚果民主共和国的地面上撞击时,他们没有站起来。 他们或者像尸体一样躺在那里,或者在看似不可避免的失去平衡之前继续他们所从事的任何运动。 随着瀑布的不断涌现,人形机器人的状态暴露出来,令人失望的是脆弱。 我们正在观看顽固的幼儿和迷失方向的老年人的控制论杂交的已经令人遗憾的印象变得更加糟糕,当这些灾难应对者等待一群人将他们竖起来时。 一次又一次,观众们看着团队成员和DARPA官员在电缆和龙门架上挣扎,并背负着这种努力 - 记住,大多数这些机器人的体重在200到400磅之间 - 而掉电的机器人什么也没做。

唯一的例外是CHIMP,这是据称无法摔倒的机器人之一。 令所有人惊讶的是,它打开了门之后将手臂向前伸展,并且在模拟设施的外部和内部之间遇到了两到三度的差异。 机器人的重心暂时不是最佳的。 下来了CHIMP。

接下来是整个比赛中最悬疑的分钟,因为机器人已经成为粉丝最喜欢的,这得益于其引人注目的灵长类动物设计,以及媒体(包括我们的)在决赛前的关注 - 努力起床。 它不漂亮,而且速度不快。 重置和相应的时间损失将破坏有前途的机器人完成获奖运行的机会。 每次失败,不体面的扭动,似乎CMU更有可能加入那种悲伤的DRC传统,将机器人视为机械无效。 因此,当CHIMP最终陷入困境,并重新回到比赛中时,这是一个胜利。

或者它当时似乎是这样。 无可否认,CHIMP最终获得第三名的成绩归功于世界一流的工程技术,CMU开发的机器人技术人才,以及团队成员的一些无法量化的勇气和勇气。 他们没有屈服于引力。 他们做了刚果民主共和国其他团队甚至没有做过的事情。 他们站起来了! 但是,有可能在竞争本身就是失败的竞争中取得成功。

刚果民主共和国是一个破产,不是因为它的参与者是懒惰的,或者是不平等的。 对于进入决赛,甚至进入迈阿密试验的球队来说,情况并非如此。 这是一个以自己的方式失败,在竞争过程中发生了变化。 2012年提出的刚果民主共和国在短短几年内对机器人可能具备的能力有着惊人的看法。 2015年结束的刚果民主共和国是一项现实检查。 最糟糕的是,它没有抓住或至少引起公众的注意。 该活动是网播,但没有电视转播。 以技术和科学为重点的新闻媒体报道了决赛,但还不足以激起更多主流媒体的兴趣。 多年的工作和数以千万计的资金在一个没有人关心的事件中达到高潮,尽管它以走路,驾驶,抓取工具的人形机器人为特色。

这是一项无耻的不科学调查,但我家人或朋友中没有人知道刚果民主共和国总决赛正在发生。 这包括我在美国宇航局工作的兄弟和我11岁的侄子,他的工程项目由国防承包商洛克希德马丁公司赞助,洛克希德公司是刚果民主共和国的一支团队 。 当比赛结束时,我的社交圈中唯一一个充满书呆子的人 - 曾经读过或看过任何关于它的人是我的岳父。 他的唯一内容是:五角大楼举行了一场比赛,一群机器人倒下了。

可悲的是,他钉了它。 刚果民主共和国是一个高风险,资金充足的机器人竞赛,结果非常愚蠢。 它的光学器件是面向种植的虚弱机器人,没有明显的原因,而不是通过混凝土墙粉碎的英雄(或地狱般的)机器。 即使在他们严重减少的状态下,除了少数几个机器人之外,所有人的任务都太多了。 当DARPA的城市挑战在2007年结束时,无人驾驶汽车似乎突然变得不可避免,世界正在关注着。 汽车坏了驾驶通过模拟城市没有人驾驶或远程控制它们,只有一对人设法崩溃。 这是一个全世界的启示。 这一次,DARPA最好的希望是有人对DRC给予足够的重视以嘲笑它。

但是DARPA以前来过这里。 在城市挑战赛的轴向倾斜成功之前,有该机构的第一个大挑战。 2004年,二十五辆自动驾驶汽车在莫哈韦沙漠中进行了150英里长的航线。 “每辆车都失败了,而最接近的是CMU,后者长达7.5英里,然后撞到了一块巨石,”Anki的首席执行官鲍里斯·索夫曼说.Anki是一家位于旧金山的人工智能创业公司,生产自动玩具车。 在CMU的机器人研究所获得博士学位的Sofman建立了这样的联系,我希望我能够相提并论:与城市挑战赛相比,刚果民主共和国的表现并不令人满意,但更好的比较是第一次大挑战。 “但仅仅三年之后,他们就开始在城市环境中驾驶自动驾驶汽车,驾驶车辆遵循交通规则,”Sofman说。 不到10年后,我们拥有真正的自动驾驶汽车,它们的功能比人类更好,在很多道路上都经过测试。

DARPA对2004年大挑战的回应是大胆的。 由于第一项赛事的奖金(包括第一名100万美元)无人认领,该机构计划在2005年举办另一场沙漠比赛。但第二场大挑战不仅仅是一场简单的比赛。 在某些方面,它比第一个事件更难,具有更多的障碍和各种隧道,这是传感器的潜在障碍。 竞争对手迎接挑战。 五辆车完成了课程,奖项被授予,DARPA相对较快地跟进了它,城市挑战更加困难。

认为刚果民主共和国可能是第一次大挑战的精神继承者,这是痛苦的。 但是,莫哈韦沙漠中最初的哑弹是后来机器人汽车比赛的基础,也是商业领域无人驾驶汽车快速,惊人的创新步伐。 如果DARPA认真推动可以应对灾难的机器人的发展,或者至少在人类环境中导航和运行而不会让自己成为危险的傻瓜,那么第一步就是认识到失败。 刚果民主共和国是一个半身像。 怎么办?

我的建议并不谦虚,但很简单:举办另一场比赛,并强制执行。 Gill Pratt知道跌倒是规则,而不是例外,没有人听他说话。 韩国队获得DRC最高奖金200万美元的韩国队KAIST是决赛中为数不多的机器人保持直立的并非巧合。 这是幸运的,因为根据团队领导JunHo Oh的说法,KAIST从不打算提出一个从堕落起床的策略。 相反,他们只是谨慎行事。 结果是一场足以赢得总决赛的表现,但是如果你将机器人的胆怯,停顿,45分钟的艰苦跋涉应用到真实的灾难中,很难想象它会完成任何有用的事情。 一台设计用于紧急情况的机器不应该能够以一定的速度移动,并且能够幸免于任何人类应急人员容易从中恢复的那种绊倒吗?

在DRC的后续行动中,机器人需要下降,耐久性将是一个优先事项,就像在部署系统中一样。 机器人专家在购买或制造执行器时必须记住影响和冗余。 尽管普拉特有着最好的意图,但刚果民主共和国仍然鼓励脆弱的设计。 灾难机器人不应该是最坚固的吗? 而DRC最不可磨灭和令人尴尬的视觉效果,机器人倾翻之后的机器人,ramrod笔直,就像砍伐的树一样,可以被更加灵感的机器光学系统取代。

新任务,甚至是与DARPA提出的原始版本相比难度更大的任务,也是令人兴奋的。 但这些都是比我更聪明的人的细节。 如果刚刚从刚果民主共和国获得一个教训,那就是人形机器人正在落下机器人。 而且,通向人形生物的道路并不那么笨拙,而且会散落破碎的部件。 如果DARPA没有持有另一个版本的DRC,那么第一个版本只会是一个严峻的状态更新,而且是一个自包含的失败,对于我们这些实现它的人来说。 但是,如果下一个挑战更加艰难,更加现实,那么过去的竞争将像历史一样,正如我们许多人所希望的那样。

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