Wielkie wyzwanie DARPA - DARPA Grand Challenge

DARPA Grand Challenge to konkurs nagroda dla amerykańskich pojazdów autonomicznych , finansowane przez Defense Advanced Research Projects Agency , najbardziej widocznym organizacji badawczej Departament Obrony Stanów Zjednoczonych . Kongres upoważnił DARPA do przyznawania nagród pieniężnych, aby kontynuować misję DARPA polegającą na sponsorowaniu rewolucyjnych, wysoko opłacalnych badań, które wypełniają lukę między podstawowymi odkryciami a zastosowaniem wojskowym. Początkowe DARPA Grand Challenge zostało stworzone, aby pobudzić rozwój technologii potrzebnych do stworzenia pierwszych w pełni autonomicznych pojazdów naziemnych, zdolnych do pokonania znacznej trasy terenowej w ograniczonym czasie. Trzecie wydarzenie, DARPA Urban Challenge, rozszerzyło początkowe wyzwanie na autonomiczne działanie w pozorowanym środowisku miejskim. Najnowsze wyzwanie, DARPA Robotics Challenge 2012 , skupiało się na autonomicznych robotach awaryjno-konserwacyjnych.

Pierwsze zawody DARPA Grand Challenge odbyły się 13 marca 2004 r. w regionie Mojave Desert w Stanach Zjednoczonych, na 150-milowej (240 km) trasie, która biegnie ścieżką międzystanową 15 od miasta tuż przed Barstow w Kalifornii do tuż za granicą Kalifornia-Nevada w Primm. Żaden z pojazdów-robotów nie ukończył trasy. Drużyna Red Team Carnegie Mellon University i samochód Sandstorm (przerobiony Humvee) przebyli najdalszy dystans, pokonując 11,78 km (7,32 mil) trasy, zanim po zakręcie w tył zawiesili się na skale. Żaden zwycięzca nie został ogłoszony, a nagroda pieniężna nie została przyznana. Dlatego na rok 2005 zaplanowano drugą imprezę DARPA Grand Challenge.

Historia i tło

W pełni autonomiczne pojazdy są od wielu lat przedmiotem zainteresowania na arenie międzynarodowej, począwszy od przedsięwzięć w Japonii (od 1977), Niemczech ( Ernst Dickmanns i VaMP ), Włoszech (Projekt ARGO), Unii Europejskiej ( Projekt EUREKA Prometheus ), Stanach Zjednoczonych Ameryka i inne kraje. DARPA sfinansowała rozwój pierwszego w pełni autonomicznego robota, który rozpoczął się w 1966 r. w ramach projektu robota Shakey w Stanford Research Institute , obecnie SRI International. Pierwszy autonomiczny pojazd naziemny zdolny do poruszania się po drogach i poza nimi został opracowany przez DARPA w ramach Strategic Computing Initiative w 1984 roku, co doprowadziło do demonstracji autonomicznej nawigacji przez Autonomous Land Vehicle i Navlab .

Grand Challenge był pierwszym długodystansowym konkursem samochodów autonomicznych na świecie; inne wysiłki badawcze w dziedzinie samochodów autonomicznych przyjmują bardziej tradycyjne podejście komercyjne lub akademickie. Kongres USA upoważnił DARPA do zaoferowania nagrody pieniężnej (1 milion dolarów) za pierwsze Wielkie Wyzwanie w celu ułatwienia rozwoju robotyki, z ostatecznym celem uczynienia jednej trzeciej naziemnych sił zbrojnych autonomiczną do 2015 roku. Po wydarzeniu w 2004 roku dr Tony Tether , dyrektor DARPA ogłosiła, że pula nagród została zwiększona do $ 2 miliony następnego zdarzenia, który twierdził, 9 października 2005. pierwsze, drugie i trzecie miejsce w 2007 Urban Challenge otrzymał $ 2 mln EUR, $ 1 odpowiednio milion i 500 000 dolarów . W 2019 roku zakwalifikowało się 14 nowych zespołów.

Konkurs był otwarty dla drużyn i organizacji z całego świata, o ile na liście był przynajmniej jeden obywatel USA. Uczestniczyły w nim zespoły ze szkół średnich, uniwersytetów, firm i innych organizacji. W pierwszym roku zarejestrowało się ponad 100 drużyn, wnosząc do wyścigu szeroką gamę umiejętności technologicznych. W drugim roku do wyścigu wzięło udział 195 zespołów z 36 stanów USA i 4 zagranicy.

2004 Wielkie Wyzwanie

Pierwsze zawody DARPA Grand Challenge odbyły się 13 marca 2004 r. w regionie Mojave Desert w Stanach Zjednoczonych, na 150-milowej (240 km) trasie, która biegnie ścieżką międzystanową 15 od tuż przed Barstow w Kalifornii do tuż za granicą Kalifornia – Nevada w Primm . Żaden z pojazdów-robotów nie ukończył trasy. Drużyna Red Team Carnegie Mellon University i samochód Sandstorm (przerobiony Humvee) przebyli najdalszy dystans, pokonując 11,78 km (7,32 mil) trasy, zanim zawisli na skale po wykonaniu zakrętu w tył. Żaden zwycięzca nie został ogłoszony, a nagroda pieniężna nie została przyznana. Dlatego na rok 2005 zaplanowano drugą imprezę DARPA Grand Challenge.

2005 Wielkie Wyzwanie

Drugie zawody DARPA Grand Challenge rozpoczęły się o 6:40 rano w dniu 8 października 2005 r. Wszyscy oprócz jednego z 23 finalistów wyścigu w 2005 roku przekroczyli dystans 11,78 km (7,32 mil) pokonany przez najlepszy pojazd w wyścigu z 2004 roku. Pięć pojazdów pomyślnie ukończyło kurs 212 km (132 mil):

Pojazdy biorące udział w wyścigu w 2005 roku przejechały przez trzy wąskie tunele i pokonały ponad 100 ostrych zakrętów w lewo i prawo. Wyścig zakończył się przez Beer Bottle Pass, krętą przełęcz górską z ostrym spadkiem po jednej stronie i skalną ścianą po drugiej. Chociaż trasa z 2004 r. wymagała większego przewyższenia i kilka bardzo ostrych zakrętów (Daggett Ridge) były wymagane w pobliżu początku trasy, trasa miała znacznie mniej zakrętów i ogólnie szerszych dróg niż trasa z 2005 r.

Pojazd opracowany na potrzeby DARPA Urban Challenge 2007

Podczas wyścigu rozegrała się naturalna rywalizacja między zespołami ze Stanford i Carnegie Mellon ( Sebastian Thrun , szef zespołu Stanford był wcześniej pracownikiem wydziału w Carnegie Mellon i kolegą Reda Whittakera , szefa zespołu CMU). Problemy mechaniczne nękały H1ghlandera, zanim został pokonany przez Stanleya. Wejście Grey Team było cudem samym w sobie, gdyż ekipa z przedmieść Nowego Orleanu została przyłapana na huraganie Katrina na kilka tygodni przed wyścigiem. Piąty finiszer, Terramax, z wpisowym 30 000 funtów od Oshkosh Truck , zakończył się drugiego dnia. Ogromna ciężarówka spędziła noc na torze na biegu jałowym, ale była szczególnie zwinna, ostrożnie torując sobie drogę wąskimi drogami Przełęczy Butelki Piwa.

Wyzwanie miejskie 2007

Stanford Racing i Victor Tango razem na skrzyżowaniu w finałach DARPA Urban Challenge.

Trzecie zawody DARPA Grand Challenge, znane jako „Urban Challenge”, odbyły się 3 listopada 2007 roku na terenie nieczynnej już bazy George Air Force (obecnie używanej jako Southern California Logistics Airport ), w Victorville w Kalifornii ( mapa google ). Kurs obejmował 96-kilometrowy (60 mil) kurs obszaru miejskiego, który miał zostać ukończony w mniej niż 6 godzin. Zasady obejmowały przestrzeganie wszystkich przepisów ruchu drogowego podczas pokonywania innych pojazdów i przeszkód oraz włączania się do ruchu.

W przeciwieństwie do poprzednich wyzwań, organizatorzy Urban Challenge 2007 podzielili zawodników na dwa „tory”, A i B. Wszystkie zespoły Track A i Track B brały udział w tym samym torze zawodów, ale zespoły wybrane do programu Track A otrzymały 1 milion USD w finansowanie. Te 11 zespołów w dużej mierze reprezentowało główne uniwersytety i duże interesy korporacyjne, takie jak współpraca CMU z GM jako Tartan Racing, współpraca Stanford z Volkswagenem , Virginia Tech z zespołem TORC Robotics jako VictorTango, Oshkosh Truck , Honeywell , Raytheon , Caltech , Autonomous Solutions , Cornell i MIT . Jednym z nielicznych niezależnych wpisów w Ścieżce A była Grupa Golem . DARPA nie wyjaśniła publicznie powodów wyboru drużyn Track A.

Drużyny otrzymały mapy z rzadkimi punktami orientacyjnymi, które określały trasy zawodów. Co najmniej jeden zespół, Tartan Racing, ulepszył mapy poprzez wstawienie dodatkowych ekstrapolowanych punktów orientacyjnych w celu poprawy nawigacji. Dokument podsumowujący opublikowany przez Team Jefferson ilustruje graficznie kontrast między mapą kursu, którą nadała DARPA, a mapą kursu używaną przez Tartan Racing.

Tartan Racing zdobył 2 miliony dolarów dzięki swojemu pojazdowi „Boss”, Chevy Tahoe. Drugie miejsce, które zdobyło nagrodę w wysokości 1 miliona dolarów, to Stanford Racing Team ze swoim zgłoszeniem „Junior”, Volkswagenem Passatem z 2006 roku. Na trzecim miejscu uplasował się zespół VictorTango, który wygrał 500 000 dolarów za hybrydę Ford Escape z 2005 roku „Odin”. MIT zajął 4 miejsce, a Cornell University i University of Pennsylvania / Lehigh University również ukończyły kurs.

Sześć zespołów, które pomyślnie ukończyły cały kurs:

Podczas gdy wydarzenia z lat 2004 i 2005 były dla pojazdów większym wyzwaniem fizycznym , roboty działały w odosobnieniu i napotykały inne pojazdy na torze tylko podczas próby wyprzedzenia. Urban Challenge wymagało od projektantów zbudowania pojazdów, które będą w stanie przestrzegać wszystkich przepisów ruchu drogowego, jednocześnie wykrywając i unikając innych robotów na trasie. Jest to szczególne wyzwanie dla oprogramowania pojazdów , ponieważ pojazdy muszą podejmować „inteligentne” decyzje w czasie rzeczywistym na podstawie działań innych pojazdów. W odróżnieniu od poprzednich wysiłków na rzecz pojazdów autonomicznych, które koncentrowały się na ustrukturyzowanych sytuacjach, takich jak jazda autostradą z niewielką interakcją między pojazdami, ta rywalizacja działała w bardziej zagraconym środowisku miejskim i wymagała od samochodów wyrafinowanych interakcji między sobą, takich jak utrzymanie pierwszeństwa na 4 skrzyżowanie z przystankiem drogowym.

Wyzwanie Robotyki 2012

DARPA Robotics Challenge to trwające zawody skupiające się na robotyce humanoidalnej. Głównym celem programu jest rozwijanie możliwości robotów naziemnych do wykonywania złożonych zadań w niebezpiecznych, zdegradowanych środowiskach stworzonych przez człowieka. Został uruchomiony w październiku 2012 r., a w czerwcu 2013 r. był gospodarzem zawodów Virtual Robotics. Planowane są dwa kolejne konkursy: próby DRC w grudniu 2013 r. oraz finały DRC w grudniu 2014 r.

W przeciwieństwie do poprzednich wyzwań, konstrukcja „pojazdów” nie będzie wchodziła w zakres Robotics Challenge. W sierpniu 2012 r. DARPA ogłosiła, że Boston Dynamics będzie działać jako wyłączne źródło robotów do wykorzystania w wyzwaniu, przyznając im kontrakt na opracowanie i zbudowanie 8 identycznych robotów w oparciu o projekt PETMAN , z których będą korzystać zespoły programistyczne. Zakontraktowana kwota wynosiła 10 882 438 USD umowy koszt plus opłata stała, a prace mają zostać ukończone do 9 sierpnia 2014 r.

Wyzwanie KŁA 2013

22 kwietnia 2013 r. DARPA przyznała nagrodę w wysokości 1 miliona dolarów „Ground Systems”, trzyosobowemu zespołowi z członkami w Ohio, Teksasie i Kalifornii, jako zwycięzca Fast Adaptable Next-Generation Ground Vehicle Mobility/Drivetrain Wyzwanie. Ostateczny projekt przedstawiony przez Team Ground Systems otrzymał najwyższą ocenę w porównaniu z ustalonymi wymaganiami dotyczącymi wydajności i możliwości produkcyjnych systemu. Od początku pierwszego FANG starciu z 14 stycznia 2013 roku, ponad 1000 uczestników w ponad 200 drużyn wykorzystała META narzędzi projektowych oraz VehicleFORGE platformę współpracy opracowany przez Vanderbilt University w Nashville , Tennessee , aby projektować i symulować działanie tysięcy potencjalnych podsystemów mobilności i układu napędowego. Celem programu FANG jest przetestowanie specjalnie opracowanych narzędzi projektowych META, bibliotek modeli oraz platformy VehicleFORGE, które zostały stworzone w celu znacznego skrócenia czasu od projektu do produkcji złożonego systemu obronnego.

2017 - 2021 Podziemne wyzwanie

Logo wyzwania DARPA Subterranean (SubT)

W ramach DARPA Subterranean Challenge zespoły składające się z jednostek uniwersyteckich i korporacyjnych z całego świata mają budować systemy robotyczne i rozwiązania wirtualne do autonomicznego mapowania, nawigacji i wyszukiwania środowisk podziemnych. Środowiska te stanowią poważne wyzwanie dla konkurencji, w tym brak oświetlenia, brak możliwości GPS, kapiąca woda, gęsty dym oraz zagracone lub nieregularnie ukształtowane otoczenie. Wyzwanie rozpoczęło się we wrześniu 2018 roku i składa się z Konkursu Systemowego (w którym zespoły rywalizują z fizycznymi robotami) oraz Konkursu Wirtualnego (w którym zespoły rywalizują w środowisku wirtualnym w wirtualnym symulatorze ROS Gazebo). Konkurs jest podzielony na trzy etapy (etap rozwoju, etap obwodu i etap finału. SubT Challenge składa się z czterech wydarzeń, on Tunnel Circuit (sierpień 2019), który odbył się w eksperymentalnej kopalni w Pittsburghu w stanie Pensylwania; lutego 2020 r.), w której znajduje się opuszczona elektrownia jądrowa w Elma w stanie Waszyngton, Cave Circuit (listopad 2020 r.), który odbył się w trybie wirtualnym tylko ze względu na pandemię COVID-19, oraz wydarzenie końcowe (wrzesień 2021 r.), w którym zostaną zaprezentowane elementy ze wszystkich trzech domen (podziemne tunele miejskie i sieci naturalnych jaskiń odbędą się w Louisville, KY. 24 września 2021 r. DARPA przyzna nagrodę w wysokości 2 mln USD zwycięzcy konkursu systemowego i 1,5 mln USD zwycięzcy konkursu wirtualnego Konkurencja.

Wyzwanie startowe 2018

Na początku 2020 r. oczekiwano, że trzy zespoły będą konkurować, szybko wystrzeliwując mały ładunek satelity na orbitę, przy minimalnym powiadomieniu, z dwóch różnych miejsc startu (wymaganie to pojawiło się później, gdy w Wyzwaniu pozostał tylko jeden zawodnik, zrelaksowany tak, aby starty powinny korzystać z różnych platform startowych, ale mogą korzystać z tej samej strony startowej) – jeden po drugim – w celu zdobycia okazji do wygrania nagród. Nagrody w Wyzwaniu to: Wszystkie zespoły, które zakwalifikują się do konkursu, otrzymają 400 000 $. Każdy zespół, który pomyślnie wystrzeli na orbitę, otrzyma nagrodę w wysokości 2 milionów dolarów i może spróbować wykonać drugi start w krótkim odstępie czasu. Drugie starty zespołów są punktowane (na podstawie kombinacji czasu do startu, masowego startu i dokładności orbitalnej itp.); zwycięska drużyna otrzymuje 10 milionów dolarów, druga nagroda to 9 milionów dolarów, a trzecia nagroda 8 milionów dolarów. Pula miejsc startowych dla Wyzwania początkowo składała się z 8 miejsc startowych; w końcu do próby startu wykorzystano tylko Pacific Spaceport Complex – Alaska .

Wyzwanie ogłoszono 18 kwietnia 2018 r., a 10 kwietnia 2019 r. ogłoszono trzy zespoły finalistów, które będą próbowały wystrzelić rakiety: Virgin Orbit , Vector Launch i Astra (chociaż wtedy nie opublikowano, że trzecią finalistką była Astra ; firma była określana jedynie jako „ukrywający się startup”). Jesienią 2019 r. zarówno Vector, jak i Virgin odpadły z konkurencji, Vector z powodu problemów finansowych, a Virgin, ponieważ chciał skupić się na innych klientach niż DARPA. Ostatnia drużyna, Astra, próbowała wystrzelić Astra Rocket 3.0 for the Challenge z Pacific Spaceport Complex – Alaska na przełomie lutego i marca 2020 roku, ale kilka prób zostało odwołanych z powodu pogody i trudności technicznych. Ponieważ jedyna drużyna, która pozostała w konkursie, nie wystrzeliła swojej rakiety w terminie wyznaczonym przez DARPA, wyzwanie zostało odwołane 2 marca 2020 r. bez zwycięzcy konkursu DARPA Launch Challenge. Pula nagród w wysokości 12 milionów dolarów nie została odebrana. Żaden z uczestników konkursu DARPA Launch Challenge nie wykonał startu rakiety.

Technologia

Opublikowano artykuł technologiczny i kod źródłowy dla komponentu komputerowego uczenia maszynowego z wpisu Stanford z 2005 roku.

2007 Zespoły Urban Challenge zastosowały różne kombinacje oprogramowania i sprzętu do interpretacji danych z czujników, planowania i wykonania. Kilka przykładów:

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• Oficjalna strona internetowa
  • Ogłoszenie Grand Challenge 2007 ( PDF )
• DARPA Cyber ​​Grand Challenge

Relacja prasowa

• Artykuł Forbesa o konkursie DARPA Cyber ​​Grand Challenge
• Artykuł Engadget o konkursie DARPA Cyber ​​Grand Challenge