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

Du wachst im Untergrund auf. Sie sind dehydriert, Ihr Kopf pocht und Ihre Stirn hat einen tiefen Schnitt, der stark blutet. Vielleicht steckst du in einem Höhlensystem fest, gefangen in einem engen Tunnel, Arme an deiner Seite. Vielleicht stecken Sie in einem Regenfall, der sich langsam mit Wasser füllt. Oder vielleicht ist es ein Minenschacht, in dem die Energie ausgeht und Sie in furchterregende Dunkelheit stürzt. Dann hörst du was. Es ist nur schwach, aber Sie wissen, was es bedeutet: Hilfe ist unterwegs. Nur, dass es nicht von einem menschlichen Rettungsteam stammt. Anhand der Geräusche in der Ferne scheint es, dass das Such- und Rettungsteam die Roboter einsendet. Sofort weicht Ihr Gefühl der Erleichterung einem Gefühl der Besorgnis. Wenn die Zeit abläuft und vielleicht nur noch eine Chance besteht, dies richtig zu machen, beten Sie, dass der Roboter, den sie ausgewählt haben, dem Job gewachsen ist.

Dieser Albtraum eines Szenarios wird Sie hoffentlich nie befallen. DARPA, die US-amerikanische Agentur für fortgeschrittene Verteidigungsforschungsprojekte, versucht verzweifelt, eine Antwort auf diese Frage zu finden. Und sie erhalten 2 Millionen US-Dollar für diejenigen, die ihnen helfen können.

Um herauszufinden, wie der perfekte Rettungsroboter für den Untergrund aussehen sollte, hat DARPA einen Wettbewerb ausgeschrieben, den neuesten in seiner Reihe der großen Herausforderungen. Dieser Wettbewerb, der als Subterranean (oder „SubT“) Challenge bezeichnet wird und bis zum Jahr 2021 andauert, zielt darauf ab, das Beste zu finden, was die Robotikwelt in Bezug auf Rettungsbots zu bieten hat. Der Wettbewerb ist offen für alle, von etablierten Robotikforschern bis zu dem, was DARPA-Projektmanager Dr. Timothy Chung als selbstfinanzierte „Bastler“ aus der ganzen Welt bezeichnet. Alles, was Sie tun müssen, um den siebenstelligen Preis zu gewinnen, ist ein Roboter, der in der Lage ist, eine Vielzahl komplexer unterirdischer Umgebungen bei zeitkritischen Kampfeinsätzen oder Katastrophenszenarien abzubilden, zu navigieren und zu durchsuchen. Darüber hinaus gibt es keine festen Richtlinien, wie diese Roboter aussehen sollen.

Der Aufruf zur Einreichung von Vorschlägen hat zu einem massiven Anstieg des Interesses und der Beiträge geführt. Diese reichen von Quadruptrobotern wie dem vierbeinigen ANYmal-Roboter, den Digital Trends ausführlich behandelt hat, bis zu Flugrobotern, die LIDAR verwenden, die prallende Lasertechnologie, mit der selbstfahrende Autos besser „sehen“ können Roboterteams gingen in den Untergrund, um sich in den schwierigsten Umgebungen zu bewähren.

Für eine Organisation, deren Name Bilder von schattenhaftem Regierungsgeheimnis hervorruft, sind die großen Herausforderungen von DARPA überraschend öffentlich. Und genau darum geht es. Seit 2004 veranstaltet DARPA jedes Jahr ähnliche Wettbewerbe mit dem Ziel, Kreativen auf der ganzen Welt einen finanziellen und inspirierenden Anstoß in die Richtung zu geben, in die sie hoffen, dass sich die Technologie entwickeln wird. Die angebotenen Preise sind im Wesentlichen: Sponsoring-Verträge für Forschung mit hohem Nutzen, die die Kluft zwischen Grundlagenforschung und Instrumenten für potenzielle militärische Anwendungen überbrücken.

Die großen Herausforderungen können verrückt erscheinen; Ähnlich wie DARPA bei anderen seltsamen Forschungsthemen wie selbstlenkenden Kugeln und Cyborg-Insektenspionen. Aber sie scheinen oft nur so, weil das Gebiet, das sie erkunden, so neu ist. Im Jahr 2004 hat DARPA beispielsweise jedem, der ein Auto bauen kann, das sich auf einer 142-Meilen-Strecke durch die Mojave-Wüste selbst fahren kann, einen Preis in Höhe von 1 Million US-Dollar zugesagt. Das "siegreiche" Team schaffte es in wenigen Stunden, weniger als acht Meilen, bevor es Feuer fing und schaudernd zum Stillstand kam. Im selben Jahr verwendeten die MIT- und Harvard-Ökonomen Frank Levy und Richard Murnane selbstfahrende Autos als Beispiel für eine Aufgabe, die Maschinen aufgrund ihrer Komplexität wahrscheinlich nie bewältigen würden. Eineinhalb Jahrzehnte später kennen wir uns anders aus. Die große Herausforderung von DARPA hat dazu beigetragen, eine Vision für autonome Fahrzeuge zu entwerfen, die jetzt Früchte trägt.

"Eines der Dinge, an denen DARPA immer interessiert ist, ist der Versuch, bahnbrechende Innovationen zu identifizieren", erklärte Chung. „Manchmal geschieht dies außerhalb der traditionellen Wege, und wir müssen danach suchen [ways to open]Öffnen Sie die Öffnung, in der diese Innovationen entstehen können. Diese großen Herausforderungen sind wirklich fantastisch, um ein sehr kühnes Problem zu schaffen und es dann der Welt zu öffnen. Es ist eine Möglichkeit, Aufregung zu erzeugen [and also inspiring]diejenigen, die möglicherweise nicht traditionell herauskommen, um vorzutragen [possible solutions]. "

Die SubT Challenge klingt ähnlich kühn. Die Idee, einen Roboter anstelle eines Ersthelfers aus Fleisch und Blut in ein Katastrophengebiet zu schicken, mag Sie derzeit als unwahrscheinlich erscheinen. Ich habe die Häufigkeit, mit der Roboterforscher Such- und Rettungsanwendungen als Rechtfertigung für grenzüberschreitende Forschung ohne unmittelbare Anwendbarkeit beschreiben, aus dem Blick verloren.

Es gibt jedoch guten Grund zu der Annahme, dass Roboter auf diese Weise eingesetzt werden können. In den letzten Jahren wurde ein lasergeschossener Schlangenroboter eingesetzt, um ein Kernkraftwerk in Europa stillzulegen. Die US-Armee hat 3.000 schlachtfertige Skorpionroboter zur Beseitigung von Bomben aufgesucht. Drohnen und ein Roboter namens Colossus wurden in Dienst gestellt um einen massiven Brand in der Kathedrale Notre Dame in Paris zu bekämpfen. In all diesen Fällen waren Roboter die erste Maßnahme. So sehr sich Menschen über Maschinen ärgern, die menschliche Arbeitsplätze stehlen, so sehr gefährdet jeder Mensch seine Sicherheit oder sogar sein Leben, indem er in gefährliche Szenarien gerät.

"Es gibt Informationen, die sie bereitstellen und sammeln können, ohne dass Menschen einem Risiko ausgesetzt werden müssen."

"Wir wollen Roboter nicht nur um der Roboter willen einsenden", 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 wirklich einen Beitrag leistet.

"Grundsätzlich sind wir daran interessiert, in solchen Situationen zu helfen, in denen, wenn wir die Gefährdung von Menschen in diesen gefährlichen Umgebungen auf irgendeine Weise verringern können, ein Beitrag geleistet werden muss", fuhr er fort. "In Such- und Rettungsszenarien, auch wenn es einfach darum geht, Menschen fernzuhalten, während Informationen gesammelt werden müssen, [robots can be sent in]um diesen ersten blick zu erzeugen: wo gefahren sind, wo frische luft ist, wo strukturelle instabilität herrscht. All diese Informationen helfen menschlichen Einsatzkräften, effektiver zu reagieren. “

Die SubT Challenge hat gerade ihre erste Phase abgeschlossen. Während eines viertägigen Zeitraums im August in einem stillgelegten Minensystem in Pittsburgh, Pennsylvania, erstellte DARPA ein simuliertes Katastrophenszenario, um die Robotereinsteiger auf die Probe zu stellen. Chung beschrieb es als eine „kühne unterirdische Schnitzeljagd“, bei der die Roboter durch ein großes Minensystem reisen mussten, das von Objekten wie thermischen Mannequins, die Überlebende darstellen, bevölkert war. Zu den teilnehmenden Robotern gehörten 20 unbemannte Luftfahrzeuge, 64 Bodenroboter und ein autonomer Luftschiffroboter namens Duckiefloat.

„Die Idee ist, dass Roboterteams manchmal neue Wege beschreiten, überwinden und 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 sind wirklich alle Informationen, die sie über die gesamte Mine hatten", erklärte er. „Diese waren ihnen unbekannt. Wir haben ihnen keine vorherigen Informationen 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 waren in der Lage, 25 von 40 Artefakten unter rauen Bedingungen, einschließlich viel Wasser und Schlamm, aufzudecken. Team Explorer entwarf und baute zwei Bodenfahrzeuge und zwei Drohnen, die speziell für den Einsatz in Minen entwickelt wurden. Eine weitere Gruppe, die gute Leistungen erbrachte, war das Team CoSTAR, ein Kraftpaket aus dem Jet Propulsion Laboratory der NASA, dem MIT, Caltech und verschiedenen anderen. Am Ende konnten die Roboter von CoSTAR 11 der 40 Artefakte aufdecken: kein sauberer Sweep, aber auch keine schlechte Darstellung.

Dies 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 dies alles von einer U-Bahn-Transitstation bis hin zu Infrastruktur wie Entwässerung oder Kanalisation ist", sagte Chung. "Dies sind alle Arten von Umgebungen, die unterirdische städtische Umgebungen sind, in denen ein Notfall eintreten könnte." "Komplexes Layout und mehrere Stockwerke, einschließlich Atrien, Tunnel und Treppenhäuser.")

Danach folgt im August 2020 ein Cave Circuit, bei dem die teilnehmenden Roboter mit der Unvorhersehbarkeit natürlicher unterirdischer Umgebungen kämpfen müssen. Der Wettbewerb wird im August 2021 mit einem „Final Event“ abgeschlossen, das alle drei Subdomains auf einer riesigen Strecke vereint. Der Gewinner erhält dann das 2-Millionen-Dollar-Preisgeld.

"Einer der unterhaltsamen Aspekte der SubT Challenge besteht darin, dass eine Lösung in einer Rennstrecke gut funktioniert, was nicht unbedingt bedeutet, dass sie in zukünftigen Rennstrecken gut funktioniert", sagte Chung. „Das liegt daran, dass sich die Vielfalt der Umgebungen für möglicherweise recht unterschiedliche Lösungen eignet. Zum Beispiel können wir auf dem Urban Circuit viel mehr Vertikalität erwarten, wenn es nicht ausreicht, nur ein Bodenroboter zu sein. In der Höhlenrunde [meanwhile]Aufgrund der Kreativität von Mutter Natur wird es viele Unregelmäßigkeiten geben. “

Klingt es lustig? Wetten Sie? Ist es eine enorme technische Herausforderung, die es zu meistern gilt? Absolut! Aber könnte die wertvolle Forschung, die eines Tages aus diesem Projekt hervorgeht, dazu verwendet werden, Menschenleben zu retten? Darauf zählen alle.