DARPA Grand Challenge - DARPA Grand Challenge

DARPA Grand Challenge является приз конкурса для американских автономных транспортных средств , финансируемых за счет оборонных научно - исследовательских проектов , наиболее видным исследовательской организации Соединенных Штатов Министерства обороны . Конгресс уполномочил DARPA присуждать денежные призы для дальнейшего развития миссии DARPA по спонсированию революционных высокоэффективных исследований, которые устраняют разрыв между фундаментальными открытиями и использованием в военных целях. Первоначальный вызов DARPA Grand Challenge был создан для стимулирования развития технологий, необходимых для создания первых полностью автономных наземных транспортных средств, способных пройти значительный внедорожный курс за ограниченное время. Третье мероприятие, DARPA Urban Challenge, расширило первоначальный вызов до автономной работы в имитируемой городской среде. Самый последний вызов, конкурс DARPA Robotics Challenge 2012 года , был посвящен автономным роботам для аварийного обслуживания.

Первое соревнование DARPA Grand Challenge было проведено 13 марта 2004 года в регионе пустыни Мохаве в США по маршруту длиной 150 миль (240 км), который следует по трассе Interstate 15 от незадолго до Барстоу, штат Калифорния, до сразу за границей Калифорнии и Невады в Примме. Ни одна из машин-роботов не завершила маршрут. Красная команда Университета Карнеги-Меллона и автомобиль Sandstorm (переоборудованный Humvee) прошли самое дальнее расстояние, пройдя дистанцию ​​11,78 км (7,32 мили), прежде чем зависнуть на скале после поворота назад. Победитель не объявлялся, а денежный приз не выдавался. Поэтому второе мероприятие DARPA Grand Challenge было запланировано на 2005 год.

История и предыстория

Полностью автономные транспортные средства были международным достижением в течение многих лет, начиная с попыток в Японии (начиная с 1977 г.), Германии ( Эрнст Дикманнс и VaMP ), Италии (проект ARGO), Европейском союзе ( проект EUREKA Prometheus ), Соединенных Штатах Америки. Америка и другие страны. DARPA профинансировало разработку первого полностью автономного робота, начатую в 1966 году с проекта робота Shakey в Стэнфордском исследовательском институте , ныне SRI International. Первое автономное наземное транспортное средство, способное передвигаться по дорогам и бездорожью, было разработано DARPA в рамках Стратегической вычислительной инициативы, начатой в 1984 году, что привело к демонстрации автономной навигации с помощью автономного наземного транспортного средства и Navlab .

Grand Challenge был первым в мире соревнованием на длинные дистанции для беспилотных автомобилей; другие исследования в области беспилотных автомобилей используют более традиционный коммерческий или академический подход. Конгресс США уполномочил DARPA предложить денежный приз (1 миллион долларов) для первого Grand Challenge по содействию разработке роботов с конечной целью сделать одну треть сухопутных вооруженных сил автономными к 2015 году. После события 2004 года доктор Тони Тетер , директор DARPA, сообщил , что призовой фонд был увеличен до $ 2 млн на следующее мероприятие, которое было заявлено 9 октября 2005 года первое, второе и третье места в 2007 Urban Challenge получил $ 2 млн $ 1 млн и $ 500 000 соответственно. 14 новых команд прошли квалификацию в 2019 году.

Соревнование было открыто для команд и организаций со всего мира, если в списке был хотя бы один гражданин США. Участвовали команды из средних школ, университетов, предприятий и других организаций. За первый год зарегистрировалось более 100 команд, которые привнесли в гонку самые разные технологические навыки. Во второй год в гонке приняли участие 195 команд из 36 штатов США и 4 зарубежных стран.

Грандиозное испытание (2004) Grand Challenge

Первое соревнование DARPA Grand Challenge было проведено 13 марта 2004 года в регионе пустыни Мохаве в США по маршруту длиной 150 миль (240 км), который следует по трассе Interstate 15 от незадолго до Барстоу, штат Калифорния, до просто мимо Калифорния - Невада границы в Primm . Ни одна из машин-роботов не завершила маршрут. Красная команда Университета Карнеги-Меллона и автомобиль Sandstorm (переоборудованный Humvee) прошли самое дальнее расстояние, пройдя дистанцию ​​11,78 км (7,32 мили), прежде чем зависнуть на скале после поворота. Победитель не объявлялся, а денежный приз не выдавался. Поэтому второе мероприятие DARPA Grand Challenge было запланировано на 2005 год.

Грандиозное испытание (2005) Grand Challenge

Второе соревнование DARPA Grand Challenge началось в 6:40 утра 8 октября 2005 года. Все, кроме одного из 23 финалистов гонки 2005 года, преодолели дистанцию ​​11,78 км (7,32 мили), пройденную лучшим автомобилем в гонке 2004 года. Пять автомобилей успешно преодолели дистанцию ​​212 км (132 миль):

Транспортное средство Название команды Главная страница команды Затраченное время
(ч: мин)
Результат
Стэнли Стэнфордская гоночная команда Стэнфордский университет , Пало-Альто, Калифорния 6:54 Первое место
Песчаная буря Красная команда Университет Карнеги-Меллона , Питтсбург, Пенсильвания 7:05 Второе место
H1ghlander Красная команда 7:14 Третье место
Кэт-5 Team Grey Страховая компания Gray, Метаири, Луизиана 7:30 Четвертое место
TerraMax Команда TerraMax Oshkosh Truck Corporation , Ошкош, Висконсин 12:51 Свыше 10-часового лимита, пятое место

Автомобили в гонке 2005 года прошли три узких туннеля и преодолели более 100 крутых поворотов влево и вправо. Гонка завершилась через перевал пивных бутылок, извилистый горный перевал с крутым обрывом с одной стороны и скалой с другой. Хотя курс 2004 года требовал большего набора высоты и требовалось несколько очень крутых поворотов (хребет Даггетт) в начале маршрута, на курсе было гораздо меньше поворотов и в целом более широкие дороги, чем на курсе 2005 года.

Автомобиль, разработанный для конкурса DARPA Urban Challenge 2007 года.

В ходе гонки разыгралось естественное соперничество между командами из Стэнфорда и Карнеги-Меллона ( Себастьян Трун , глава команды из Стэнфорда, ранее был преподавателем Карнеги-Меллона и коллегой Рэда Уиттакера , главы команды CMU). Механические проблемы преследовали H1ghlander до того, как его обошел Стэнли. Участие Gray Team было само по себе чудом, поскольку команда из пригорода Нового Орлеана была застигнута ураганом Катрина за несколько недель до гонки. Пятый финишировавший, Terramax, заезд 30 000 фунтов от Oshkosh Truck , финишировал во второй день. Огромный грузовик всю ночь простаивал на трассе, но был особенно проворным, осторожно прокладывая себе путь по узким дорогам перевала пивных бутылок.

2007 Городской вызов

Stanford Racing и Victor Tango вместе на пересечении финала DARPA Urban Challenge.

Третье соревнование DARPA Grand Challenge, известное как «Urban Challenge», состоялось 3 ноября 2007 года на территории ныне закрытой базы ВВС Джордж (в настоящее время используется как аэропорт логистики Южной Калифорнии ) в Викторвилле, Калифорния. ( Карта Google ). Курс включал в себя 96-километровый курс в городской местности, который нужно было пройти менее чем за 6 часов. Правила включали в себя соблюдение всех правил дорожного движения при проезде с другими транспортными средствами и препятствиями и вхождении в движение.

В отличие от предыдущих соревнований, организаторы Urban Challenge 2007 разделили участников на два «трека», A и B. Все команды трека A и трека B были частью одного и того же соревновательного цикла, но команды, выбранные для программы Track A, получили 1 миллион долларов США в виде финансирование. Эти 11 команд в основном представляли крупные университеты и крупные корпоративные интересы, такие как CMU в команде с GM как Tartan Racing, Stanford в команде с Volkswagen , Virginia Tech в команде с TORC Robotics как VictorTango, Oshkosh Truck , Honeywell , Raytheon , Caltech , Autonomous Solutions , Cornell и Массачусетский технологический институт . Одной из немногих независимых записей в треке A была группа големов . DARPA публично не объяснило причины выбора команд трека А.

Команды получили карты, на которых были разбросаны путевые точки, определявшие трассы соревнований. По крайней мере, одна команда, Tartan Racing, улучшила карты, добавив дополнительные экстраполированные путевые точки для улучшения навигации. Отчет, опубликованный Team Jefferson, наглядно иллюстрирует контраст между картой трассы, предоставленной DARPA, и картой трассы, используемой Tartan Racing.

Компания Tartan Racing получила приз в размере 2 миллионов долларов за свой автомобиль «Boss», Chevy Tahoe. Второе место, получившее приз в 1 миллион долларов, заняла команда Stanford Racing Team с заявкой «Junior», Volkswagen Passat 2006 года выпуска. Третье место заняла команда VictorTango, выигравшая приз в 500 000 долларов за свой гибрид Ford Escape 2005 года «Odin». Массачусетский технологический институт занял 4-е место, Корнельский университет и Университет Пенсильвании / Университета Лихай также завершили курс.

Шесть команд, успешно завершивших весь курс:

Название команды Я БЫ# Транспортное средство Тип Главная страница команды Затраченное время
(ч: мин: с)
Результат
Tartan Racing 19 Босс Chevy Tahoe 2007 года выпуска Университет Карнеги-Меллона , Питтсбург, Пенсильвания 4:10:20 1-е место; в среднем около 14 миль в час (22,53 км / ч) на протяжении всего курса
Стэнфордские гонки 03 Младший Volkswagen Passat Wagon 2006 года выпуска Стэнфордский университет , Пало-Альто, Калифорния 4:29:28 2 место; в среднем около 13,7 миль в час (22,05 км / ч) на протяжении всего курса
VictorTango 32 Один Ford Hybrid Escape 2005 года Технологический институт Вирджинии , Блэксбург, Вирджиния 4:36:38 3 место; в среднем чуть менее 13 миль в час (20,92 км / ч) на протяжении всего курса
Массачусетский технологический институт 79 Талос Ленд Ровер LR3 Массачусетский технологический институт , Кембридж, Массачусетс Прибл. 6 часов 4 место.
Гоночная команда Бена Франклина 74 Маленький Бен Toyota Prius 2006 года Университет Пенсильвании , Университет Лихай , Филадельфия, Пенсильвания Официального времени нет. Одна из 6 команд, закончивших курс
Корнелл 26 год Скайнет Chevy Tahoe 2007 года выпуска Корнельский университет , Итака, Нью-Йорк Официального времени нет. Одна из 6 команд, закончивших курс

Хотя события 2004 и 2005 годов были более сложными для транспортных средств , роботы действовали изолированно и сталкивались с другими транспортными средствами на трассе только при попытке обойти. Urban Challenge требовал от дизайнеров создания транспортных средств, способных подчиняться всем правилам дорожного движения, при этом они обнаруживали и избегали других роботов на трассе. Это особая проблема для программного обеспечения транспортных средств , поскольку транспортные средства должны принимать «разумные» решения в режиме реального времени на основе действий других транспортных средств. Помимо предыдущих усилий по созданию автономных транспортных средств, которые были сосредоточены на структурированных ситуациях, таких как движение по шоссе с небольшим взаимодействием между транспортными средствами, это соревнование проводилось в более загроможденной городской среде и требовало, чтобы автомобили выполняли сложные взаимодействия друг с другом, такие как сохранение приоритета на уровне 4. остановка пересечения.

Конкурс робототехники 2012

DARPA Robotics Challenge - это постоянное соревнование, посвященное робототехнике-гуманоидам. Основная цель программы - разработать возможности наземных роботов для выполнения сложных задач в опасной, деградированной среде, созданной человеком. Он был запущен в октябре 2012 года, а в июне 2013 года прошел конкурс виртуальной робототехники. Запланированы еще два конкурса: испытания DRC в декабре 2013 года и финал DRC в декабре 2014 года.

В отличие от предыдущих испытаний, строительство «транспортных средств» не будет частью задачи робототехники. В августе 2012 года DARPA объявило, что Boston Dynamics будет выступать в качестве единственного поставщика роботов, которые будут использоваться в испытании, и заключило с ними контракт на разработку и создание 8 идентичных роботов на основе проекта PETMAN для использования командами разработчиков программного обеспечения. Сумма контракта составляла 10 882 438 долларов США по контракту с фиксированным вознаграждением, и ожидается, что работы будут завершены к 9 августа 2014 года.

2013 FANG Challenge

22 апреля 2013 года DARPA вручило приз в 1 миллион долларов компании «Ground Systems», команде из трех человек с участниками из Огайо, Техаса и Калифорнии, как победителю конкурса Fast Adaptable Next-Generation Ground Vehicle (FANG) Mobility / Drivetrain. Вызов. Окончательный проект, представленный Team Ground Systems, получил наивысший балл при сравнении с установленными требованиями к производительности и технологичности системы. С начала первого FANG Challenge 14 января 2013 года более 1000 участников из более чем 200 команд использовали инструменты проектирования META и платформу сотрудничества VehicleFORGE, разработанную Университетом Вандербильта в Нэшвилле , штат Теннесси , для проектирования и моделирования производительности тысяч. потенциальных подсистем мобильности и трансмиссии. Целью программы FANG является тестирование специально разработанных инструментов проектирования META, библиотек моделей и платформы VehicleFORGE, которые были созданы для значительного сокращения времени от проектирования до производства сложной системы защиты.

2017-2021 Подземный вызов

Логотип DARPA Subterintage (SubT) Challenge

В DARPA Подземная вызов задачи команды, состоящие из университетов и юридических лиц со всего мира, чтобы создать автоматизированные системы и виртуальные решения автономно карты, навигации и поиска подземных условиях. Эти условия создают серьезные проблемы для конкурентов, в том числе отсутствие освещения, отсутствие возможностей GPS, капающую воду, густой дым и загроможденную среду или среду неправильной формы. Задача началась в сентябре 2018 года и состоит из конкурса систем (в котором команды соревнуются с физическими роботами) и виртуального конкурса (в котором команды соревнуются в виртуальной среде в виртуальном симуляторе ROS Gazebo). Соревнование разделено на три этапа (этап разработки, этап кругооборота и этап финала. Вызов SubT состоит из четырех этапов: туннельная трасса (август 2019 г.), которая проводилась на экспериментальной шахте в Питтсбурге, штат Пенсильвания; городская трасса ( Февраль 2020 г.), на котором представлена ​​заброшенная атомная электростанция в Эльме, штат Вашингтон; Cave Circuit (ноябрь 2020 г.), который был виртуальным только из-за пандемии COVID-19; и заключительное мероприятие (сентябрь 2021 г.), на котором будут представлены элементы. из всех трех областей (подземный туннель и сети естественных пещер будут проходить в Луисвилле, штат Кентукки. 24 сентября 2021 года DARPA присудит приз в 2 миллиона долларов победителю конкурса систем и 1,5 миллиона долларов победителю виртуального конкурса). Конкуренция.

Конкурс на запуск 2018

DARPA Launch Challenge.png

В начале 2020 года ожидалось, что три команды будут соревноваться, быстро запустив на орбиту небольшую полезную нагрузку спутника с минимальным уведомлением с двух разных стартовых площадок (это требование было позже, когда в Challenge остался только один участник, ослабленное, так что запуски должны использовать разные стартовые площадки, но можно использовать одну и ту же стартовую площадку) - одну через несколько дней после другой - для возможности выиграть призы. Призы конкурса: Все команды, прошедшие квалификацию, получат 400 000 долларов США. Каждая команда, успешно осуществившая орбитальный запуск, получает приз в размере 2 миллионов долларов и имеет право попытаться осуществить второй запуск в быстрой последовательности. Вторые запуски команд засчитываются (в зависимости от времени до запуска, массового запуска и точности полета по орбите и т. Д.); победившая команда получает 10 миллионов долларов, второй приз - 9 миллионов долларов, а третий приз - 8 миллионов долларов. Пул стартовых площадок для Challenge первоначально состоял из 8 стартовых площадок; В конце концов, для попытки запуска был использован только комплекс Тихоокеанского космодрома - Аляска .

Конкурс был объявлен 18 апреля 2018 года, а 10 апреля 2019 года были объявлены три команды-финалисты, которые попытаются запустить ракеты: Virgin Orbit , Vector Launch и Astra (хотя в то время не было опубликовано, что третьим финалистом была Astra ; компания называлась только «стелс-стартап»). Осенью 2019 года и Vector, и Virgin вышли из конкурса, Vector из-за финансовых проблем и Virgin, потому что хотела сосредоточиться на других клиентах, а не на DARPA. Последняя оставшаяся команда, Astra, попыталась запустить свою ракету Astra Rocket 3.0 для Challenge из комплекса Тихоокеанского космодрома - Аляска в конце февраля - начале марта 2020 года, но несколько попыток запуска были отменены из-за погодных и технических трудностей. Поскольку единственная команда, оставшаяся в соревновании, не смогла запустить свою ракету в сроки, установленные DARPA, Challenge был отменен 2 марта 2020 года без победителя DARPA Launch Challenge. Призовой фонд в 12 миллионов долларов остался невостребованным. Ни один из претендентов на участие в конкурсе DARPA Launch Challenge не осуществил запуск ракет.

Технология

Опубликован технический документ и исходный код компонента машинного обучения компьютерного зрения в Стэнфордской записи 2005 года.

Команды 2007 Urban Challenge использовали множество различных комбинаций программного и аппаратного обеспечения для интерпретации данных датчиков, планирования и выполнения. Некоторые примеры:

Команда Язык (и) Операционные системы Аппаратное обеспечение Примечания
Стэнфордские гонки C, C ++ Linux Компьютеры Pentium M Стэнфорд выпустил полный исходный код
Корнелл С, С ++, С # Windows XP 17 двухъядерных серверов Планирование включало байесовскую математику. В 2008 году Корнелл выпустил полный исходный код под лицензией Apache License 2.0.
Insight Racing Linux Mac Mini Mac Minis работает от источника постоянного тока при относительно низкой мощности и выделяет меньше тепла.
Командный кейс В основном LabVIEW , немного C ++ и MATLAB Windows XP 5 Mac Minis , 2 NI PXI, CompactRIO Mac Minis работает от источника постоянного тока с твердотельными накопителями. PXI для сенсорных интерфейсов. CompactRIO для контроллера транспортного средства в реальном времени. Архитектура программного обеспечения, вдохновленная биологией.
Team Grey GrayMatter, Inc. AVS . Встроенная аппаратная система была значительно меньше, чем у других команд. Кроме того, система допускает возможность расширения с помощью других датчиков.
Команда LUX Windows XP встроенная версия XP
Команда Джефферсона Джава Solaris (Java RTS), Linux (Java SE) микроконтроллеры и Sun SPOT (Java ME) На платформе робототехники MAX Perrone Robotics поверх Java RTS / SE / ME от Sun Microsystems.
Команда Бена Франклина MATLAB
Стинг Гонки Джава Linux
VictorTango смесь C ++ и LabVIEW Windows, Linux Только финишер, использующий JAUS, только финишер, не использующий датчик Velodyne
Команда Gator Nation (CIMAR) C, C ++ и C # Windows, Linux (Fedora) системная связь с протоколом JAUS .
Массачусетский технологический институт C Linux кластер с 40 ядрами Роботизированная библиотека промежуточного программного обеспечения Lightweight Communications and Marshaling (LCM) [2] была разработана для транспортного средства MIT.
Остин Робот Технологии C ++ Программное обеспечение было написано и разработано студентами курса UT-Austin . Использовал проект Player как инфраструктуру.
Tartan Racing (победитель) C ++ Linux Работающих в иерархическую систему управления с многоуровневой миссии планирования , планирования движения , формирования поведения, восприятия, мирового моделирования и мехатроники .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

Освещение в прессе