機(jī)器人在地下操作有哪些困難和重要性呢

自主性是地下挑戰(zhàn)賽的必要組成部分，但讓人參與其中依然至關(guān)重要。您認(rèn)為人會(huì)繼續(xù)成為高效機(jī)器人團(tuán)隊(duì)的必要組成部分嗎？還是說(shuō)未來(lái)將是完全自主的？

蒂姆?鐘：在早期比賽中，我們看到了很多手把手的指導(dǎo)，操作員給機(jī)器人發(fā)出低級(jí)指令。但各參賽隊(duì)伍很快意識(shí)到，他們需要一種更自主的方法。不過(guò)，實(shí)現(xiàn)中很難實(shí)現(xiàn)完全自主，我認(rèn)為人將繼續(xù)扮演一個(gè)很重要的角色，只不過(guò)這個(gè)角色需要進(jìn)化和轉(zhuǎn)變，專注于人類最擅長(zhǎng)的事情。 我認(rèn)為，人從操作員進(jìn)步到監(jiān)管員，這將擴(kuò)展人-機(jī)器人團(tuán)隊(duì)能夠執(zhí)行的任務(wù)類型。在決賽中，我們看到機(jī)器人在賽道上探索和尋找人造物品，而監(jiān)管員則在忙于其他事情，甚至沒有關(guān)注機(jī)器人。這太酷了。機(jī)器人在做它們需要做的事情，讓人有時(shí)間進(jìn)行高級(jí)決策。從基本的遠(yuǎn)程遙控到“機(jī)器人做機(jī)器人的事，我做我的事”，這是一個(gè)巨大的變化。機(jī)器人必須變得能力更強(qiáng)，（人類）才能從操作員過(guò)渡到監(jiān)管員。

在地下環(huán)境中，機(jī)器人還面臨哪些挑戰(zhàn)？ 蒂姆?鐘：關(guān)于環(huán)境可通過(guò)性的分析和推理仍然是一個(gè)問題。機(jī)器人如果能更多地了解它們?cè)谀睦镄姓摺⒃谀睦锢@圈飛行，將能以更快的速度通過(guò)這些環(huán)境。盡管在測(cè)繪方面它們比人快了一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)，但機(jī)器人的行動(dòng)速度仍然相對(duì)較慢。提高一個(gè)數(shù)量級(jí)將真正有助于改變局面。速度將成為決定性的促成因素，并對(duì)緊急救援場(chǎng)景產(chǎn)生巨大影響，那里每分鐘都很重要。

您認(rèn)為地下挑戰(zhàn)賽已經(jīng)或?qū)⒁獙?duì)機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)生哪些影響？ 蒂姆?鐘：在我看來(lái)，地下挑戰(zhàn)賽中使用的許多技術(shù)正在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化和商業(yè)化，這意味著機(jī)器人到達(dá)緊急救援人員手中的時(shí)間已經(jīng)大大縮短。這些已經(jīng)發(fā)生，而且比賽期間正在發(fā)生，這真的是一個(gè)巨大的影響。 ? ?

機(jī)器人在地下操作有哪些困難和重要性？

納文達(dá)?科特奇：事實(shí)上，我們身處地下環(huán)境是挑戰(zhàn)的一方面，也是一個(gè)非常重要的方面，但如你把它分解來(lái)看，地下挑戰(zhàn)賽意味著我們身處的環(huán)境中，GPS不可用，無(wú)法通信，我們面臨著非常困難的移動(dòng)性挑戰(zhàn)。在其他許多情形中也會(huì)遇到這些事情，例如，福島核事故雖然不是發(fā)生在地下，但要想派機(jī)器人進(jìn)入，通信是一個(gè)巨大的問題。再比如亞馬遜雨林，在那里也會(huì)遇到類似的通信和移動(dòng)性困難。因此，我們開發(fā)的不斷成熟的每項(xiàng)組件技術(shù)都將在其他許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，而不僅限于地下。

在人-機(jī)器人團(tuán)隊(duì)中，人的恰當(dāng)位置在哪里？ 納文達(dá)?科特奇：人有兩個(gè)極端的位置。一個(gè)是你按下按鈕，機(jī)器人就會(huì)去做它們的事情；另一個(gè)是我們所說(shuō)的“人在回路中” （human in the loop），因?yàn)闄C(jī)器人大體上是通過(guò)高級(jí)命令實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的。但是，如果人離開回路，回路就會(huì)中斷，系統(tǒng)就會(huì)停止，在脆弱的通信中，我們經(jīng)歷過(guò)這種情況。這中間地帶是“人在回路上”（human on the loop）的概念，即由一個(gè)監(jiān)管員設(shè)置任務(wù)級(jí)目標(biāo)，但如果人離開回路，回路仍然可以運(yùn)轉(zhuǎn)。人的價(jià)值增加了，因?yàn)樗麄兡芨玫馗庞[整個(gè)場(chǎng)景中發(fā)生的事情，這是人非常擅長(zhǎng)的事情。 ?

地下挑戰(zhàn)賽對(duì)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展有哪些影響？

納文達(dá)?科特奇：要使現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人取得成功，需要許多項(xiàng)技術(shù)協(xié)同運(yùn)行。我想這就是非常復(fù)雜的地下挑戰(zhàn)賽迫使我們做的事情。能夠在真實(shí)場(chǎng)景中可靠地部署機(jī)器人這個(gè)整體概念，對(duì)我們來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵?；仡櫸覀儓F(tuán)隊(duì)的發(fā)展，3年前我們有一些很酷的零散技術(shù)，但如果沒有人去維護(hù)，我們的機(jī)器人系統(tǒng)的可靠工作時(shí)間無(wú)法超過(guò)。這是我們?nèi)〉玫淖畲筮M(jìn)步之一，現(xiàn)在繼續(xù)這項(xiàng)工作時(shí)，我們不必再考慮如何部署機(jī)器人，也不用擔(dān)心如果我們10分鐘不管它們，它們會(huì)不會(huì)毀了自己。為了在地下挑戰(zhàn)賽取得成功，我們不得不設(shè)計(jì)和制造魯棒可靠的系統(tǒng)，正因如此，我們才擁有了這樣的技術(shù)成熟度。下一步開始關(guān)注的問題是：當(dāng)你擁有一支可靠的自主機(jī)器人戰(zhàn)隊(duì)，你能做什么？ ?

? 您的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)繪制的賽道地圖與DARPA官方地圖相差不到1%，真是太了不起了。 納文達(dá)?科特奇：最后一場(chǎng)比賽剛結(jié)束，DARPA聘請(qǐng)繪制地下挑戰(zhàn)賽賽道真實(shí)地圖的公司立刻聯(lián)系了我。他們使用非常昂貴的設(shè)備，花了100個(gè)工時(shí)才制作出他們的地圖，他們想知道我們究竟是如何在不到1個(gè)小時(shí)的時(shí)間里用一群機(jī)器人繪制出地圖的。這是個(gè)好問題！但要知道，我們這1小時(shí)的繪圖15年研發(fā)的結(jié)果。 理論上可行與現(xiàn)實(shí)世界中切實(shí)可用是不一樣的。在早期階段，我們的軟件是成功的，我們認(rèn)為它達(dá)到了所有的理論里程碑。后來(lái)我們開始把它應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界，在非常困難的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，在那里開始尋找它出現(xiàn)問題的各種臨界情況?；旧?，在過(guò)去的十幾年里，我們?cè)噲D盡可能多地突破繪圖系統(tǒng)的極限，使它變成了一個(gè)真正設(shè)計(jì)精良的解決方案。老實(shí)說(shuō)，看到我們繪圖系統(tǒng)的成果時(shí)，我們?nèi)匀粫?huì)感到驚訝！ ?

? 是什么讓您決定參加地下挑戰(zhàn)賽？ 科斯塔?亞歷克西斯：激勵(lì)每個(gè)參賽人員的是對(duì)自主機(jī)器人的理解，這項(xiàng)挑戰(zhàn)賽是極其困難和有價(jià)值的。我們知道，如果有人陪伴或遙控，機(jī)器人系統(tǒng)可以在這些環(huán)境中運(yùn)行，但我們也知道，我們距離完全自主還很遠(yuǎn)。而且我們明白機(jī)器人代替人類進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)景的價(jià)值。正是這種社會(huì)影響和技術(shù)挑戰(zhàn)的結(jié)合吸引了我們，尤其是在這樣一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，你不能只在實(shí)驗(yàn)室里工作、寫論文，你必須開發(fā)出一種能一直堅(jiān)持到底的東西。

對(duì)您的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，地下挑戰(zhàn)賽最具挑戰(zhàn)性的部分是什么？ 科斯塔?亞歷克西斯：我們目前可以在類似于辦公環(huán)境的正常場(chǎng)景中操作機(jī)器人，但地下挑戰(zhàn)賽提出了許多挑戰(zhàn)。首先，依靠與機(jī)器人的通信是不可行的。其次，地形也非常復(fù)雜。通常，對(duì)機(jī)器人困難的地形對(duì)人來(lái)說(shuō)可能很容易，但面對(duì)天然洞穴地形時(shí)，我第一次覺得這對(duì)人類來(lái)說(shuō)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。第三，挑戰(zhàn)賽擁有的是一公里的環(huán)境規(guī)模。機(jī)器人必須在其自主性和功能性方面表現(xiàn)出一定程度的魯棒性和智能性，而當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)也無(wú)法做到這一點(diǎn)。地下挑戰(zhàn)賽很了不起的一點(diǎn)是，DARPA在一開始時(shí)就知道機(jī)器人技術(shù)尚不具備這種能力，但依然堅(jiān)持要我們?cè)诮酉聛?lái)的3年里，打造一支有競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)。我認(rèn)為這種方法對(duì)所有參賽團(tuán)隊(duì)都很有效，對(duì)加速研究有著極大的推動(dòng)作用。

隨著機(jī)器人變得更加自主，人將發(fā)揮哪些作用？ 科斯塔?亞歷克西斯：事實(shí)上，現(xiàn)在我們可以從機(jī)器人那里得到非常好的地圖，我們可以進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，等等。但是，我們沒有辦法將環(huán)境中的所有物體關(guān)聯(lián)起來(lái)，與物體進(jìn)行可能的交互。因此，盡管我們可以通過(guò)機(jī)器人繪制出令人驚嘆、漂亮、精確的地圖，但推理仍是薄弱環(huán)節(jié)。 時(shí)間非常關(guān)鍵。如果我們要執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)，在沒有時(shí)間限制的情況下，要想對(duì)一個(gè)地方進(jìn)行完全探測(cè)和覆蓋，可能不需要人參與，完全可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。但如果時(shí)間是一個(gè)限制因素，而我們又想盡可能多地探索，那么人利用數(shù)據(jù)推理的能力是非常有價(jià)值的。即使有時(shí)我們能讓機(jī)器人表現(xiàn)得和人一樣好，但這種能力也不一定能轉(zhuǎn)變到新的環(huán)境。 ?

? 另一方面是社會(huì)因素。我們制造機(jī)器人來(lái)為我們服務(wù)，對(duì)于所有這些關(guān)鍵操作，作為一名機(jī)器人專家，我知道是人在做最后的決定。 您認(rèn)為地下挑戰(zhàn)賽能夠解決機(jī)器人技術(shù)遇到的重要挑戰(zhàn)嗎？ 科斯塔?亞歷克西斯：有一件事，我為我的團(tuán)隊(duì)感到非常自豪，那就是地下挑戰(zhàn)賽證實(shí)，在任何條件下，都可以部署腿式機(jī)器人系統(tǒng)。（Cerberus團(tuán)隊(duì)在決賽中部署了瑞士機(jī)器人公司ANYbotics的4個(gè)ANYmal C四足機(jī)器人。）在地下挑戰(zhàn)賽之前，我們知道腿式機(jī)器人在研究領(lǐng)域非常出色，但現(xiàn)在我們還知道，如果需要應(yīng)對(duì)復(fù)雜的地面或地下環(huán)境，那么把腿式機(jī)器人與無(wú)人機(jī)結(jié)合起來(lái)，可以做得更好。 ?

地下挑戰(zhàn)賽推動(dòng)了一些技術(shù)的發(fā)展，我們什么時(shí)候才能看到實(shí)際的應(yīng)用？

科斯塔?亞歷克西斯：我認(rèn)為通過(guò)地下挑戰(zhàn)賽實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的速度比通常的研究活動(dòng)要快得多。我的觀點(diǎn)，時(shí)間尺度可以按月計(jì)算，也許是一年左右，不會(huì)是很多年，通常我在這方面比較保守。 在救災(zāi)方面，我們關(guān)注的是責(zé)任。我們要系統(tǒng)達(dá)到幾乎100%可靠。這就涉及很多方面，因?yàn)槟阋故尽?a target="_blank">認(rèn)證和保證你的系統(tǒng)能夠在各種不同用例中工作。關(guān)鍵的問題是：你能信任它嗎？這需要很長(zhǎng)時(shí)間。DARPA通過(guò)地下挑戰(zhàn)賽打造了一個(gè)廣闊的前景。我相信會(huì)找到實(shí)現(xiàn)這一愿景的途徑，但在用于救災(zāi)之前，我們將首先在工業(yè)中看到這些機(jī)器人。 作者：Evan Ackerman

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編輯：黃飛

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