Polak wraz z zespołem NASA zajmuje 5. miejsce w “Lidze Mistrzów Robotyki”

0

Liga Mistrzów Robotyki organizowana jest przez  DARPA, czyli Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności Stanów Zjednoczonych.

DARPA (Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności Stanów Zjednoczonych) co pewien czas organizuje Wielkie Wyzwania DARPA (eng. DARPA Grand Challenge), które są dla robotyki tym, czym Liga Mistrzów jest dla piłki nożnej. Najlepsi robotycy z całego świata pracują w pocie czoła dniami i nocami, żeby w dniu finałowego tygodnia zaprezentować się jak najlepiej i wygrać prestiż i główną nagrodę.

Wielkie Wyzwania DARPA były kierowane do najlepszych i najbardziej zaawansowanych laboratoriów świata naukowych, jak również przemysłowych. Początkowo wydarzenia te skupiały się wokół autonomicznych pojazdów. 

Historia zawodów DARPA

Pierwsze Wielkie Wyzwanie DARPA miało miejsce w 2004 roku. Celem wyzwania było przejechanie przez samochód autonomiczny po pustyni z punktu A do B na dystansie 100 km, a nagrodą 1 mln USD. Trud wyzwania najlepiej obrazuje fakt, że najlepsza drużyna przejechała tylko 12 km. Rok później cztery drużyny dały radę przejechać cały dystans w obrębie dostępnego czasu 10h.

Po udanym wydarzeniu związanym z poruszaniem się autonomicznych pojazdów na pustyni, DARPA postanowiła zorganizować Wielkie Wyzwanie w 2007 roku, którego celem było wykonanie progresu autonomicznych pojazdów poruszających się w środowisku miejskim. 

Te trzy Wielkie Wyzwania DARPA były zalążkiem postępu, progresu i rozpowszechnienia się autonomicznych pojazdów, które coraz bardziej i bardziej pukają do drzwi naszego codziennego życia obecnie.

Przełom w robotyce

Kolejnym obszarem, w którym DARPA chciała rozpocząć rewolucję, była mobilność robotów kroczących, dlatego w 2012 roku odbyło się kolejne Wielkie Wyzwanie DARPA – DARPA Robotics Challenge. Ponownie najlepsze laboratoria z całego świata przystąpiły do wyzwania, próbując sprostać zadaniom stawianym przez DARPA. Wydarzenie stało się zalążkiem progresu w dziedzinie rozpowszechnienia się robotów kroczących, jak np. firmy Boston Dynamics.

Tegoroczna edycja

W tym roku DARPA rzuciła kolejne wyzwanie zrewolucjonizowania sposobu, w jaki ludzie operują w podziemnych terenach w ramach DARPA Subterranean Challenge, które odbyło się 21-24.09.2021.

Czym jest  DARPA Subterranean Challenge?

DARPA Subterranean Challenge jest to wyzwanie mające za zadanie zrewolucjonizować robotykę w takich dziedzinach, jak górnictwo i ratownictwo (np. katastrofy budowlane i pożarowe lasów), gdzie obecność robotów mobilnych mogłaby zmienić sposób, w jaki ratownicy czy górnicy podchodzą do swojej pracy. Te wyzwania szczególnie są ważne dla wojskowych i cywilnych służb ratowniczych. 

Zagrożenia różnią się drastycznie w różnych domenach, które mogą ulegać degradacji lub zmieniać się w czasie i często są zbyt wysokie, aby personel ratowniczy mógł wejść do nich.  Tereny takie charakteryzują się zazwyczaj dużą wyboistością i niejednorodnością terenu, co nie tylko jest znacznym wyzwaniem dla mobilności robotów, ale także roboty powinny wykonywać zadania autonomicznie, bez interwencji człowieka.

DARPA Subterranean Challenge poszukuje nowatorskich podejść do szybkiego mapowania, nawigacji i przeszukiwania podziemnych środowisk podczas operacji bojowych, w których liczy się czas lub scenariuszy reagowania na katastrofy. Przykładem zastosowania mogłaby być tu akcja ratunkowa w jaskini Tham Luang, gdzie międzynarodowe środowisko chciało uratować trzynastu zawodników drużyny piłkarskiej z 4 km częściowo zalanej jaskini.

Finał wydarzenia

Finałowe wydarzenie polegało na misji poszukiwawczo-ratowniczej systemu do eksploracji jaskiń [video0, video1] gdzie występuje zdegradowana percepcja, obciążenia mobilności i utrudniona komunikacja, a także długotrwała autonomia robotów jest wymagana.

Wydarzenie odbyło się w Wielkiej Jaskini (eng. Mega Cavern) w Louisville w Stanach Zjednoczonych i do finałowego wydarzenia zakwalifikowało się  8 najlepszych drużyn świata.

Zadaniem było zlokalizowanie artefaktów, które symulowały zaginionych górników i ich narzędzi (takich jak komórki telefoniczne, kaski czy liny). Teren nie był znany drużynom i początkowo tylko w ramach poszukiwań roboty musiały stworzyć mapę środowiska i miały 60 minut na znalezienie wszystkich artefaktów.

Polak w finałach Wielkiego Wydarzenia DARPA.

Andrzej Reinke, polak który jest członkiem organizacji naukowych Stowarzyszenie Robotyków SKALP i Innspace, w ramach swojego stażu naukowego w Jet Propulsion Laboratory (laboratorium NASA), brał udział w tym Wielkim Wydarzeniu w drużynie CoSTAR, która oprócz samego laboratorium NASA, składała się z Massachusetts Institute of Technology (MIT) i California Institute of Technology (Caltech).

[video2, video3, video4]

Część drużyny CoSTAR.

Andrzej Reinke we własnej osobie.

“Same przygotowania do wydarzenia było niesamowitym przeżyciem, była to ciężka i długa praca, czasami mam wrażenie, że 24/7, w szczególności ostatni miesiąc w których wiele testów integracyjnych trzeba było wykonać, a także sprawdzić, czy wszystkie systemy działają tak jak zaprogramowaliśmy i zaprojektowaliśmy.  Nasz system obejmował multi-robotyczny system składający się z robotów kroczących, jeżdżących na kołach i latających dronach. – mówi Andrzej Reinke”

Roboty, które drużyna CoSTAR zaadaptowała do DARPA Subterranean Challenge.

“Samo wydarzenie było bardzo ekscytujące i nasz zespół miał niesamowitą karuzelę emocji. Wydarzenie składało się z dwóch treningów integracyjnych jak i samego finałowego biegu. Pierwsze dwie tury były takie typowo kwalifikacyjno-rozruchowe. Mieliśmy 30 minut w każdym biegu, żeby sprawdzić jak mniej więcej wygląda środowisko, w którym będziemy operować jak też zintegrować nasz system z systemem oceniającym nasze biegi. Sami nie mieliśmy żadnej informacji jak to środowisko będzie wyglądać. Te rozruchowe tury oprócz integracji, ustalały także kolejności startowe w finałowym 60 minutowym biegu, który miał wyłonić ostatecznego zwycięzcę. 

Prawdę mówiąc, wszystkie drużyny oczekiwały bardzo dużych i szerokich terenów, jednak DARPA ma w zwyczaju zaskakiwać uczestników i przygotowała bardzo wąskie przejścia jaskiniowe, które nie tylko miały sprawdzić możliwości autonomicznej eksploracji jaskini, ale  także sprawdzić możliwości adaptacyjne drużyn. 

Oryginalne zdjęcie z jaskini Mega Cavern w Louisville.

Wąskie tereny przygotowane na konkurs DARPA Subterranean Challenge.

W pierwszym treningu, przede wszystkim nauczyliśmy się geometrii i topografii terenu. W tym pierwszym biegu, jako, że nie wiedzieliśmy jak szerokie będą przejścia w jaskini po prostu wysłaliśmy wszystkie roboty do eksploracji. Z tego względu, początkowo roboty bardziej się blokowały i przeszkadzały niż pomagały [video5].

Następnego dnia, w następnym treningu, zmieniliśmy taktykę postępowania i w bardziej zrównoważony sposób wprowadzaliśmy roboty do jaskini. W tym biegu zajęliśmy pierwsze miejsce i oczekiwania były bardzo spore przed finałowym biegiem  [video6, video7]. Z takich “zabawniejszych rzeczy”, w tym biegu do jednego drona z konkurencyjnego zespołu dostała się nawet jakaś folia, która spowodowała, że dron całkowicie uległ zniszczeniu [video8], dlatego, że ta folia wpadła między rotory drona. 

Ostatecznie w finałowym biegu, w którym nawet pojawiły się dodatkowe symulacje dynamicznych obiektów w postaci “zawalenia się stropu i zablokowania drogi powrotnej” i po wielu splotach nieoczekiwanych wydarzeń zajęliśmy 5 miejsce, mimo, że uznałbym to personalnie za porażkę, to w kontekście tego ile problemów wyskoczyło nagle, moim zdaniem jest to całkiem duży sukces [video9, video10]. Jedna z drużyn to nawet straciła robota dlatego, że nie zauważył przepaści [video11]. To też swoją drogą pokazuję jak jeszcze wiele jest do zrobienia w dziedzinie robotów autonomicznych w tak trudnych i niejednorodnych terenach w ramach ich niezawodności i długotrwałej operacyjności”.

Co dalej?

“Tak naprawdę jeszcze w żadnym wyzwaniu DARPA nie startowała żadna polska instytucja, uczelnia, a nawet firma. Sam też reprezentowałem amerykańską drużynę i amerykańskie laboratorium NASA, co dla mnie personalnie jest fajnym przeżyciem, ale uważam, że Polskę też powinno stać na zorganizowanie takiej drużyny. Na pewno mam personalną ambicję, żeby na kolejnym Wielkim Wyzwaniu DARPA startowała też polska drużyna, nie tylko, dlatego, że wygrana w takim wyzwaniu to niesamowicie wielki prestiż i wygrana 2 mln $, ale także dlatego, że przez takie wydarzenia w danym kraju kształtuje się bardzo duży technologiczny know-how z którego potem mogą powstawać jeszcze większe następne projekty i biznesy technologiczne. Takie między innymi stawiam wyzwanie przed sobą i organizacją w której jestem członkiem, czyli Stowarzyszenia Robotyków SKALP, w ramach której budujemy otwarte laboratorium robotyczne dla wszystkich chcących tworzyć rewolucyjne projekty biznesowo-badawcze, a także chcące przyczyniać się do zwiększenia polskiego know-how sektora gospodarki technologicznej, które pozwoliłoby nam rywalizować nawet z tymi największymi w świecie” – dodaje Andrzej

Teasery DARPA:

Teasery JPL:

DARPA Subterranean Challenge – pierwszy trening

DARPA Subterranean Challenge – finał

Strona organizacji naukowych:

Leave A Reply