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机器人越野赛:全军覆没之后

admin  发表于 2017年10月01日

3月份的机器人竞速超级挑战赛真的是一场惨败吗?William“red” Whittaker可不这么认为。这一年度赛事正逐步把移动机器人推向实用。

    今年二月末,离首次机器人车辆长距离竞速赛开始不到3周的时间,WilIIam“red”Whittaker离开卡耐基·梅隆大学,前往内华达州卡森城东边的莫哈韦沙漠度周末。在那里,由他率领的“红队”设计的自动驾驶高机动性多功能军用轮型车(Humvee)已经进行了18天的沙漠测试。

Whittaker自豪的说:“昨天,我们的车辆沿着过去的驿道行驶了12.8千米,时速则达到了51.5千米。”他正在向一名和他一起从匹兹堡前来的赞助商展示这台名为“沙暴”的humvee。按照可移动机器人的一般标准,对于科研项目来说,这个成绩已经可以算得上是登峰造极了。但对于Whittaker而言,12.9千米不过是婴儿迈出的一小步而已。超级挑战赛可是长达228.5千米,途中充满了危险的山区之字形路线和破败的沙质小道。

送走赞助商后,这位威严的前海军靠在一辆Suv的窗户上。车内他的组员Chris Urmson、Kevin Peterson和Yu Kato正在笔记本电脑前忙个不停,调试自动驾驶车辆那长达50万行的程序。“一定要确保万无一失,”Whittaker板着脸说。“让沙暴行驶1609.3千米(做测试)是很重要的,但是我们还没有达到这个目标。”一周之内还要让它行驶402.3千米,只有这样才能找到存在的那些细微但是却足以致命的缺陷。他说:“我们还将遇到某种巨变。”

对在卡耐基·梅隆大学主持野外机器人中心的Whittaker而言,超级挑战赛的真正意义就是给机器人科学带来的一次巨变。尽管国防部高级研究计划局(DRAPA)创办超级挑战赛的目的是为了鼓励战场自动行驶车辆的发展,但包括红队在内的16支参赛队中的大部分都没有太在意这个目标。有些人也许是被奖金或荣誉所吸引。该项比赛将给在10小时内第一个抵达终点的车辆100万美元奖金。这些钱远远不能弥补Whittaker为运作这支队伍所借的贷款。Whittaker是个为荣誉而生的人。在开创了自动卸载卡车、自动收割机、自动排雷车以及其他许多领域的应用后,他在机器人学这一圈子内已经是太有名了。

56岁的Whittaker认为超级大奖赛的主要意义就在于它有助于把机器人从实验室中带出来并走向实际应用。这是他职业生涯的一个主题。“我受够了过去那种迷漫在机器人学圈子里不负责任的风气,”他说。“这个领域受到科幻小说太多的影响。充斥着大量的猜想和推测,却缺乏实证。”绝大部分机器人试验都局限在单一的传感器、计算机控制的机器人,或者那种工作在严格受控环境下的机器上。Whitaker考虑的却是更广阔的图景。“其他人是首先形成一种解决方案,然后再考虑这一方案可以解决什么问题,”斯坦福大学的机器人学家Michael Montemerlo说,“Red却是挑出一个问题,然后开始考虑解决它的办法。例如,如何把一个机器人送到核反应堆中去?或者如何把机器人放到火山底部去?”(Whitaker已经率领他的队伍完成了以上这两个壮举。)Montemerlo补充道:“他从不退缩,即使结果是失败”,就像这次超级大奖赛一样。

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在3月13号日出时分准备出发的15辆车中,只有9辆成功出发,但没有一辆能够到达终点。由加州理工大学的学生们改装的SUV距离出发点不到3.2千米时撞上了围墙并翻了车。来自俄亥俄大学的队伍改装的一台重达14吨的6轮奥什科什货车陷入了一片灌木丛,车翻后就再也没能继续前进。第二名由以色列军火公司Elbit Systems改装的沙漠越野车获得。像红队一样,他们用了一个月的时间在沙漠里试车。在开出10.9千米后,它也撞到路边无法前进。

沙暴的表现最好。在它完成的l1.9千米中,这辆无人驾驶的humve撞飞了两根栅栏柱,费力的绕过了一个下面有电缆的水泥警示牌,被一块岩石撞飞出了正路,翻车后它还是回到了原路继续前进。最后,在某个山边的一个u型急拐弯处,为了抄近路,结果左边的轮子悬空在边缘上,底盘则落在了一块大石头上。

这一表现打动了Clint Kelly,他在圣迭哥国际科学应用公司(Science Applications International)负责先进技术研究项目。他指出,在美国军方最近所做的系列测试中,表现最好的无人驾驶车辆平均也只能行驶4.2千米就需要人的干预,其中速度也不到6.4千米/小时。与之相比,沙暴行驶的距离是它的三倍,速度则是其四倍。Kelly还说:“如果在平坦地形上,它还会表现得更好。”

实际上,大奖赛前沙暴曾经有一次行驶了91.7千米而没有出事故,最高时速达到了56.3千米/小时。但是3天后,当Urmson及其他人准备Whittaker要求的402.3千米测试时,他们对操纵软件做了细微修改,并把时速提得过高。于是沙暴从头翻了过去。在忙乱的修复过程中,关键测试——有可能暴露机器人最可怕的倾向:抄近路,被忽略了。

当所有队员回到匹兹堡后,Whittaker提醒他们说:“超级大奖赛仍然是一场比赛,它仍然有效。”他已经开始为下一次竞赛招募赞助人和队员。DARPA已经把下次竞赛的日期定为2005年10月8日,奖金额也提高到了200万美元。

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“这一次的竞争将更为激烈,”Montemerlo预测说,他已经在斯坦福组建了一只新队伍。麻省理工学院、佛罗里达理工学院以及罗彻斯特理工学院都组建了队伍。Montemerlo认为:“这次可不是看谁能完成比赛,而是看谁能最快到达终点。”

对此Whittaker表示同意,并且他认为要赢得下一次竞赛,把移动机器人送入到工业和日常生活中,有两点非常关键。其一是要劝说汽车、计算机和传感器的制造商一起协同合作,这样他们才能共赢。这就意味着要引起公众和政客的注意,就像DARPA现在做的那样。为了2005年的竞赛,军用humve的制造商AM General已经捐献了两部悍马H1S给红队。而该公司的工程师还将帮助Whittaker的队伍修改该车辆内置的电驱系统。

他说,第二个关键是要教会一代年青的工程师去创造可靠耐用的系统,而不是仅仅着眼于用于演示的组件。“年青人的热望和激情确实很有作用,”Whittaker说道,“但问题是这些人能否走出混沌无序,迈入一个更高的层次。”这就意味着要培育出这样一种风气:重测试和调试要甚于创造和设计。“最让人高兴的是这项大奖赛的奖金并没有降低,”他宣称。“你看到这样一个新团体正在逐步提高自己的地位,这正是大奖赛最大的意义所在。”

 

何毓嵩/译

杨光/校


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