Людям здесь не место

Агентство перспективных оборонных разработок Пентагона провело финальный этап соревнований DARPA Robotics Challenge, участниками которого были 25 команд из США, Южной Кореи, Японии, Германии, Италии и Китая. На конкурсе роботы соревновались в умении точно и быстро выполнять различные задания: от вождения автомобиля до использования строительного электроинструмента. Победитель соревнования, как ожидается, получит контракт на разработку и производство роботов-спасателей, которые смогут работать в губительных для человека условиях. Например, устранении последствий аварии на атомной электростанции. В соревновании роботов выиграли машины, собранные корейской и двумя американскими командами инженеров. Они получили призовой фонд в размере 3,5 миллиона долларов.

Программа DARPA Robotics Challenge (DRC) проводилась с начала 2013 года в рамках стратегического плана министерства обороны США по содействию гражданским службам при ликвидации последствий стихийных бедствий и техногенных катастроф, эвакуации населения. Прежде всего речь шла о работе в особых условиях, в которых человек может провести лишь ограниченное время или не может находиться вовсе (например, при авариях на ядерных, нефтяных и горнодобывающих объектах). В качестве примеров возможных задач для роботов Агентство перспективных оборонных разработок Пентагона (DARPA) приводило аварию на японской атомной электростанции «Фукусима-1», утечку нефти на скважине Deepwater Horizon в Мексиканском заливе и обрушение шахты в Чили. .

Согласно требованиям проекта, перспективный робот-спасатель не обязательно должен быть антропоморфным и автономным, но он должен свободно передвигаться по неровной поверхности и обломкам, использовать обычный и электрический инструмент, управлять транспортными средствами, перемещать небольшие грузы. Дистанционно управляемый робот должен обладать определенной степенью автономности на случай помех и обрывов связи. Кроме того, машина должна быть достаточно самостоятельной, чтобы с ней мог справиться в том числе неквалифицированный человек.

Первоначально участников конкурса разделили на четыре группы, три из которых получили финансирование Пентагона. Первая (Track A) должна была разработать робота и сопутствующее программное обеспечение, вторая (Track B) — только программное обеспечение, третья (Track C) — только физическую оболочку для робота. Отдельно шли претенденты из группы Track D, которым предстояло разработать и робота и программное обеспечение за свои деньги. Конкурс DRC разделили на три условных этапа. По итогам первого — Virtual Disaster Challenge, который прошел в июне 2013 года — были сформированы команды из участников групп B и C. Им предстояло объединить свои навыки для создания роботов, способных побороться с аппаратами, представленными претендентами из групп A и D.

Второй этап соревнований DRC, известных также как «олимпиада роботов», состоялся в декабре 2013 года. На первом этапе испытаний роботы получили восемь заданий; за выполнение каждого из них начислялось определенное количество очков. Максимум, который можно было набрать, выполнив все задания на «отлично», составлял 32 балла. Роботы должны были провести автомобиль по определенному маршруту, пройти по пересеченной местности и грудам кирпичей, расчистить дверной проем от завала, подняться по металлической лестнице, размотать и подключить пожарный шланг, открыть три разных типа дверей, при помощи инструмента прорубиться через гипсокартонную стену и, наконец, в определенной последовательности закрыть клапаны тестового трубопровода.

Участие в соревнованиях приняли 16 команд. По итогам первого этапа «олимпиады роботов» были определены восемь финалистов (в 2015 году они получили преимущество на соревнованиях, при этом остальные участники DRC, а также новые команды имели право поучаствовать и в финале конкурса, но уже исключительно за свой счет). В число восьми финалистов вошли команды SCHAFT (японская компания Schaft Inc.), IHMC Robotics (Институт человеческого и машинного восприятия Флориды), Tartan Rescue (Университет Карнеги-Меллон и Национальный инженерный центр робототехники), MIT (Массачусетский технологический институт), RoboSimian (Лаборатория реактивного движения NASA), TRACLabs (американская компания TRACLabs Inc.), WRECS (британский Политехнический институт Вустера) и Trooper (Лаборатория передовых технологий американской компании Lockheed Martin).

К заключительному этапу соревнований DRC DARPA изменила требования к роботам-участникам. Так, разработчикам, в отличие от первых двух этапов, уже запрещалось физически содействовать роботу, если тот во время испытаний упадет или застрянет — вернутся к рабочему положению машина должна была уже либо самостоятельно, либо при помощи другого робота. Кроме того, на выполнение всех заданий каждому роботу отводился один час, вместо четырех, как на втором этапе DRC. Но самое важное — в отличие от предыдущий этапов DRC — роботы должны были быть полностью беспроводными, поскольку в реальных условиях кабели могут существенно ограничить как их дальность действия и эффективность. Машины также должны были быть рассчитаны на длительные — до одной минуты — перебои со связью.

Во время финального этапа соревнований роботы управляли автомобилями, выходили из них, открывали двери, вращали вентили на трубах, сверлили отверстия в стене с помощью дрели в указанной точке, преодолевали завалы и ходили по лестницам. Было и задание-сюрприз, детали которого команды-участницы узнали только за сутки до выхода на испытательную трассу. Оно заключалось в том, чтобы робот подошел к закрытому металлическому ящику на стене, внутри которого располагалась красная кнопка. Роботу-спасателю необходимо этот ящик открыть и нажать кнопку, после чего ему засчитывался балл. Максимальное количество баллов, которые можно было набрать во время конкурса — восемь. Все задания роботы могли выполнять в произвольной последовательности.

Победителем конкурса стала команда из Южной Кореи Team KAIST. Корейцы представили робота DRC-Hubo, который сумел успешно справиться со всеми заданиями, пройти испытательную трассу чуть больше чем за 44 минуты и заработать максимальные восемь очков. Команде этих инженеров DARPA вручила приз в размере двух миллионов долларов. Разработка робота DRC-Hubo велась с 2002 года. В проекте также участвовал флоридский Университет Дрексела, который первым представил этого робота на соревнования роботов. Сенсоры и программное обеспечение андроида позволяют ему формировать трехмерную карту местности, распознавать объекты и взаимодействовать с ними. Для последней версии DRC-Hubo инженеры полностью переписали алгоритм хождения, сделав робота более устойчивым.

Особенностью DRC-Hubo являются специальные колеса на «коленях» его «ног», каждое из которых соединено с электромотором.  В районе щиколоток робот оснащен обычными колесами, вращающимися вокруг вертикальной оси. Этот робот может становиться на «колени» и при помощи колес ехать в нужном направлении. Благодаря этому на несложных участках местности скорость передвижения DRC-Hubo значительно возрастает. Рост разработанного корейцами робота составляет 180 сантиметров, а масса — 80 килограммов. Каждая «рука» робота оснащена семью электромоторами и может копировать движения руки человека. Робот может поднимать различные грузы массой до 20 килограммов.

Второе место на соревнованиях получила американская команда IHMC Robotics, выставившая на конкурс робота Running Man. Эти инженеры получили приз в размере одного миллиона долларов. Команда разработала робота на базе Atlas, машины, созданной американской компанией Boston Dynamics. Следует отметить, что Atlas использовался и некоторыми другими командами, не имевшими возможности построить собственного робота, но способными написать для него программное обеспечение. Все препятствия на полосе испытаний Running Man преодолел чуть больше чем за 50 минут и также набрал максимальные восемь баллов. Разработку обновленной полностью беспроводной версии робота Atlas — Atlas Unplugged компания Boston Dynamics завершила в январе текущего года.

Atlas Unplugged сохранил только лишь 25 процентов компонентов от старой версии версией, участвовавшей во втором этапе конкурса DRC. Без изменения у андроида остались лишь «ноги» — и те только ниже колен. Обновленный робот сделан из более легких материалов, за счет чего машину получилось укомплектовать более мощным гидравлическим насосом с переменной производительностью и, самое главное, литий-ионной батареей емкостью 3,7 киловатт-часа. Этой емкости хватает в среднем на час работы, а обновленный насос позволяет роботу функционировать как в режиме экономии батареи, так и наоборот — в режиме максимальной мощности, которая нужна для того, чтобы, к примеру, разгрести завалы. Кроме того, новый насос работает намного тише предыдущего.

Габариты нового Atlas остались неизменными. Рост робота составляет 188 сантиметров, а масса — 156,5 килограмма. Машина оснащена тремя компьютерами, отвечающими за восприятие окружающего мира, а также мощными манипуляторы с большой степенью свободы. Например, робот может поворачивать дверную ручку движением только «кисти», а не всей «руки», как у других андроидов. Прошивка робота Atlas команды IHMC Robotics была специально «заточена» для выполнения заданий финального этапа соревнований DRC. Другие подробности о программном обеспечении Running Man не уточняются.

Наконец, бронзовым призером соревнований стала американская компания Tartan Rescue, предложившая на суд робота CHIMP. Эти инженеры получили приз в размере 500 тысяч долларов. Робот CHIMP, как и первые два призера, набрал максимальные восемь баллов, но сумел пройти испытательную трассу за 55 минут и 15 секунд. Высота машины команды Tartan Rescue составляет 1,6 метра, масса — 181 килограмм. Аппарат оснащен четырьмя необычными конечностями: на «стопах» и «локтях» робота установлены гусеницы с резиновым покрытием, которые позволяют ему уверенно передвигаться по пересеченной местности. Конечности робота снабжены и специальными крюками для «хватания» за перекладины лестниц, а на руках установлены по три пальца, позволяющих ему вращать руль автомобиля.

Когда именно появятся новые роботы-спасатели, пока неизвестно. Но уже и сейчас понятно, что серийные образцы должны будут значительно отличаться от победителя соревнований DRC. Например, перспективные роботы-спасатели должны будут получить большее, чем один час, время автономной работы. Теперь военным предстоит выработать более четкие требования к новым машинам, определить сценарии, в которых их использование будет оправдано, и выделить финансирование на все необходимые научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. И все же, как сказал на закрытии соревнований DRC их руководитель Гилл Пратт: «Мы находимся пока только в начале пути, но будущее уже выглядит светлым».

Василий Сычев