DARPA Grand Challenge - DARPA Grand Challenge

Сайт DARPA Grand Challenge в день гонки, на котором будет стоять машина Team Case, DEXTER

В DARPA Grand Challenge это призовой конкурс для американских автономные транспортные средства, финансируется Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов, самая известная исследовательская организация Министерство обороны США. Конгресс уполномочил DARPA присуждать денежные призы для дальнейшего продвижения миссии DARPA по спонсированию революционных высокоэффективных исследований, которые устраняют разрыв между фундаментальными открытиями и военным использованием. Первоначальный вызов DARPA Grand Challenge был создан, чтобы стимулировать развитие технологий, необходимых для создания первых полностью автономные наземные транспортные средства способен пройти значительный внедорожный курс за ограниченное время. Третье событие, DARPA Urban Challenge расширил первоначальную задачу Challenge до автономной работы в имитируемой городской среде. Самый последний вызов, 2012 год DARPA Robotics Challenge, ориентированная на автономных роботов для аварийного обслуживания.

Первое соревнование DARPA Grand Challenge было проведено 13 марта 2004 года в регионе пустыни Мохаве в Соединенных Штатах по маршруту длиной 150 миль (240 км), который следует по трассе Interstate 15 от незадолго до Барстоу, 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) проехали 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

Смотрите также: История автономных автомобилей

Полностью автономные транспортные средства были международным стремлением в течение многих лет, начиная с Японии (начиная с 1977 года), Германии (Эрнст Дикманнс и ВАМП ), Италия (проект АРГО), Европейский Союз (Проект EUREKA Prometheus ), Соединенные Штаты Америки и другие страны. DARPA профинансировало разработку первого полностью автономного робота, начиная с 1966 г. Встряхните робота проект в Стэнфордский исследовательский институт, теперь SRI International. Первое автономное наземное транспортное средство, способное передвигаться по дорогам и бездорожью, было разработано DARPA в рамках проекта Стратегическая вычислительная инициатива начиная с 1984 года, что привело к демонстрации автономной навигации автономного наземного транспортного средства и Навлаб.[1]

Grand Challenge был первым в мире соревнованием на длинные дистанции для беспилотных автомобилей; другие исследовательские работы в области автомобили без водителя используйте более традиционный коммерческий или академический подход. Конгресс США уполномочил DARPA предложить денежные призы (1 миллион долларов) для первого Grand Challenge по содействию разработке роботов с конечной целью сделать одну треть сухопутных вооруженных сил автономными к 2015 году. Тони Тетер, директор DARPA, объявил, что призовой фонд увеличен до $ 2 миллиона на следующее мероприятие, которое было заявлено 9 октября 2005 года. Первое, второе и третье места в Urban Challenge 2007 получили $ 2 миллиона, $ 1 миллион, и $ 500000 соответственно. 14 новых команд прошли квалификацию в 2019 году.[2]

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 195 команд из 36 Штаты США и 4 зарубежные страны приняли участие в гонке.

2004 Гранд-вызов

Основная статья: DARPA Grand Challenge (2004)

Первые соревнования DARPA Grand Challenge прошли 13 марта 2004 г. в г. Пустыня Мохаве регион Соединенных Штатов, вдоль маршрута 150 миль (240 км), который следует по пути Межгосударственный 15 с самого начала Барстоу, Калифорния просто пройти мимо Калифорния –Невада граница в Primm Ни одна из машин-роботов не завершила маршрут. Университет Карнеги Меллон Красная команда и машина Песчаная буря (переоборудованный Humvee) проехал самое дальнее расстояние, пройдя дистанцию ​​11,78 км (7,32 мили), прежде чем зависнуть на камне после поворота. Победитель не был объявлен, и денежный приз не был вручен. Поэтому второе мероприятие DARPA Grand Challenge было запланировано на 2005 год.

2005 Грандиозный вызов

Основная статья: DARPA Grand Challenge (2005)

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 прошли дистанцию ​​212 км (132 миль):

Средство передвиженияНазвание командыГлавная страница командыЗатраченное время
(ч: м)		Результат
СтэнлиСтэнфордская гоночная командаСтэндфордский Университет, Пало-Альто, Калифорния6:54Первое место
Песчаная буряКрасная командаУниверситет Карнеги Меллон, Питтсбург, Пенсильвания7:05Второе место
H1ghlanderКрасная команда7:14Третье место
Кэт-5Team GreyСтраховая компания Gray, Метаири, Луизиана7:30Четвертое место
TerraMaxКоманда TerraMaxOshkosh Truck Corporation, Ошкош, Висконсин12:51Свыше 10-часового лимита, пятое место

В гонке 2005 года автомобили 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.[3] Хотя курс 2004 года требовал большего набора высоты и требовалось несколько очень крутых поворотов (хребет Даггетт) в начале маршрута, курс имел гораздо меньше поворотов и в целом более широкие дороги, чем курс 2005 года.

Автомобиль, который был разработан для DARPA Urban Challenge 2007 года.

Естественное соперничество между командами из Стэнфорд и Университет Карнеги-Меллона (Себастьян Трун, руководитель Стэнфордской команды ранее был преподавателем Карнеги-Меллона и коллегой Ред Уиттакер, руководитель команды КМУ) разыгралась во время гонки. Механические проблемы преследовали H1ghlander до того, как его обошел Стэнли. Выход Grey Team был сам по себе чудом, так как команда из пригорода Нового Орлеана попала в ловушку. ураган Катрина за несколько недель до гонки. Пятый финишер, Terramax, вступил в 30 000 фунтов из Ошкош Грузовик, закончили на второй день. Огромный грузовик провел всю ночь на холостом ходу на трассе, но был особенно проворен, осторожно пробираясь по узким дорогам перевала пивных бутылок.

2007 Городской вызов

Основная статья: DARPA Grand Challenge (2007)
Stanford Racing и Victor Tango вместе на пересечении финала DARPA Urban Challenge.

Третье соревнование DARPA Grand Challenge,[4] известный как «Городской вызов», состоялся 3 ноября 2007 г. на месте ныне закрытого База ВВС Джордж (в настоящее время используется как Аэропорт логистики Южной Калифорнии ), в Викторвилл, Калифорния (Google Map ).[5] 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 преодолении других транспортных средств и препятствий и вхождении в движение.

В отличие от предыдущих соревнований, организаторы Urban Challenge 2007 разделили участников на две «трассы», 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, Стэнфорд в команде с Фольксваген, Virginia Tech в сотрудничестве с TORC Робототехника как VictorTango, Ошкош Грузовик, Honeywell, Raytheon, Калтех, Автономные решения, Корнелл, и Массачусетский технологический институт. Одна из немногих независимых записей в треке A была группа големов. DARPA публично не объяснило причины выбора команд трека А.

Команды получили карты, на которых в небольшом количестве обозначены путевые точки, определяющие 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.[6]

Компания Tartan Racing претендовала на 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».[7] Массачусетский технологический институт 4 место, с Корнелл Университет и Пенсильванский университет /Лихайский университет также завершает курс.

Шесть команд, успешно завершивших весь курс:

Название командыЯ БЫ#Средство передвиженияТипГлавная страница командыЗатраченное время
(ч: м: с)		Результат
Tartan Racing19БоссChevy Tahoe 2007 года выпускаУниверситет Карнеги Меллон, Питтсбург, Пенсильвания4:10:201-е место; в среднем около 14 миль в час (22,53 км / ч) на протяжении всего курса[8][9]
Стэнфордские гонки03МладшийVolkswagen Passat Wagon 2006 года выпускаСтэндфордский Университет, Пало-Альто, Калифорния4:29:282 место; в среднем около 13,7 миль в час (22,05 км / ч) на протяжении всего курса[10]
VictorTango32[11]ОдинFord Hybrid Escape 2005 годаТехнологический институт Вирджинии, Блэксбург, Вирджиния4:36:383 место; в среднем чуть менее 13 миль в час (20,92 км / ч) на протяжении всего курса[8]
Массачусетский технологический институт79ТалосЛенд Ровер LR3Массачусетский технологический институт, Кембридж, МассачусетсПрибл. 6 часов4 место.[12]
Гоночная команда Бена Франклина74Маленький БенToyota Prius 2006 годаПенсильванский университет, Лихайский университет, Филадельфия, ПенсильванияОфициального времени нет.Одна из 6 команд, завершивших курс
Корнелл26СкайнетChevy Tahoe 2007 года выпускаКорнелл Университет, Итака, Нью-ЙоркОфициального времени нет.Одна из 6 команд, завершивших курс

В то время как события 2004 и 2005 годов были более сложными физически для автомобили, роботы работали 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 автомобиля. программного обеспечения, 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.[13]

Конкурс робототехники 2012

Основная статья: DARPA Robotics Challenge

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.[14] Он был запущен в октябре 2012 года, а в июне 2013 года проводился 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 Boston Dynamics будет выступать в качестве единственного источника для роботов, которые будут использоваться в испытании, давая им контракт на разработку и строительство 8 идентичных роботов на основе PETMAN проект для разработчиков программного обеспечения.[15] Сумма контракта составляла 10 882 438 долларов США с фиксированным вознаграждением, и ожидается, что работы будут завершены к 9 августа 2014 года.[16]

2013 FANG Challenge

22 апреля 2013 года DARPA вручило приз в 1 миллион долларов компании «Ground Systems», команде из 3 человек с участниками из Огайо, Техаса и Калифорнии, как победителю конкурса. Быстро адаптируемый наземный транспорт нового поколения (FANG) Проблема мобильности / трансмиссии. Окончательный проект, представленный Team Ground Systems, получил наивысший балл по сравнению 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 МЕТА инструменты дизайна и АвтомобильFORGE платформа для совместной работы, разработанная Университет Вандербильта в Нашвилл, Теннесси, чтобы спроектировать и смоделировать производительность 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.[17]

2017-2021 Подземный вызов

DARPA Subterintage Challenge ставит перед командами университетов и корпораций со всего мира задачи по созданию роботизированных систем, которые автономно ищут и исследуют подземные среды. Эти условия создают серьезные проблемы для конкурентов, в том числе отсутствие освещения, отсутствие возможностей GPS, капающая вода, густой дым и загроможденная среда или среда неправильной формы. Задача началась в сентябре 2018 года и состоит из системного трека (на котором команды соревнуются с физическими роботами) и виртуального трека (на котором команды соревнуются в виртуальном симуляторе ROS Gazebo). Соревнование разделено на четыре этапа, каждый из которых завершается соревнованием, в котором будут набраны очки: Tunnel Circuit (август 2019 г.), на котором была экспериментальная шахта в Питтсбурге, штат Пенсильвания; Городской автодром (февраль 2020 г.), на котором находится заброшенная атомная электростанция в Сиэтле, штат Вашингтон; Cave Circuit (август 2020 г.); и финальная трасса (август 2021 г.), в которой будут представлены элементы из предыдущих цепей. В августе 2021 года DARPA вручит приз в размере 2 миллионов долларов победителю Systems Track и 1,5 миллиона долларов победителю Virtual Track.

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 могут использовать одну и ту же стартовую площадку[18]) - один за другим - за возможность выиграть призы. Призы конкурса: Все команды, прошедшие квалификацию, получат 400 000 долларов. 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 (на основе комбинации времени до запуска, массового запуска и орбитальной точности 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;[19] в конце концов, только Комплекс Тихоокеанского космодрома - Аляска был использован для попытки запуска.

Конкурс был объявлен 18 апреля 2018 г.[20] и 10 апреля 2019 г.[21] Были объявлены три команды-финалисты, которые попытаются запустить ракеты: Virgin Orbit, Векторный запуск и Астра (хотя в то время не было опубликовано, что третьим финалистом стала Astra; компанию называли только «стелс-стартапом»). 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 свой Астра Ракета 3.0 для вызова от Комплекс Тихоокеанского космодрома - Аляска в конце февраля - начале марта 2020 года, но все попытки 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.[22]

Технологии

Опубликован технический документ и исходный код компонента машинного обучения компьютерного зрения в Стэнфордской записи 2005 года.[23][24]

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

КомандаЯзык (и)Операционные системыАппаратное обеспечениеПримечания
Стэнфордские гонкиC, C ++LinuxКомпьютеры Pentium MСтэнфорд выпустил полный исходный код[25]
КорнеллС, С ++, С #Windows XP17 двухъядерных серверовПланирование вовлечено Байесовский математика. В 2008 году Корнелл выпустил полный исходный код под лицензией Apache License 2.0.[26]
Insight RacingLinuxMac MiniMac Minis работает от постоянного тока при относительно низкой мощности и выделяет меньше тепла.
Командный кейсПо большей части LabVIEW, некоторые C ++ и MATLABWindows XP5 Mac Minis, 2 NI PXI, CompactRIOMac 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 GreyGrayMatter, Inc. AVS.Встроенная аппаратная система была значительно меньше, чем у других команд.[27][28] Кроме того, система допускает возможность расширения за счет других датчиков.[29]
Команда LUXWindows XPвстроенная версия XP
Команда ДжефферсонаЯваSolaris (Java RTS), Linux (Java SE)микроконтроллеры и Солнечное пятно (Java ME)На Perrone Robotics «Платформа робототехники MAX на базе Sun Microsystems» Java RTS / SE / ME.
Команда Бена ФранклинаMATLAB
Sting RacingЯваLinux
VictorTangoсмесь C ++ и LabVIEWWindows, LinuxТолько финишер, использующий JAUS, только финишер, не использующий Велодин датчик
Команда Gator Nation (CIMAR)C, C ++ и C #Windows, Linux (Fedora)системная связь с JAUS протокол.
Массачусетский технологический институтCLinuxкластер с 40 ядрамиРоботизированная библиотека промежуточного программного обеспечения Lightweight Communications and Marshaling (LCM) [2] был разработан для автомобиля MIT.
Остин Робот ТехнологииC ++программное обеспечение было написано и разработано магистрантами из UT-Остин курс. Использовал Проект игрока как инфраструктура.
Tartan Racing (победитель)[30]C ++LinuxНанял иерархическая система управления, с многоуровневой миссией планирование, планирование движения, формирование поведения, восприятие, моделирование мира и мехатроника.[31]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "История робототехники: рассказы и сетевые устные истории: Чак Торп". IEEE.tv. Получено 2018-06-07.
  2. ^ https://www.powerelectronics.com/news/industry/article/21863771/twentyfive-teams-from-around-the-world-to-participate-in-darpa-robotics-challenge-finals
  3. ^ «Победитель DARPA Grand Challenge: Робот Стэнли!». Популярная механика. Получено 12 апреля 2010.
  4. ^ «Соревнование под названием Grand Challenge, спонсируемое Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), включало как столкновения роботов, так и пробки на дорогах». Джон Маркофф (2007-11-05). «Аварии и пробки при военном испытании роботизированной техники». Нью-Йорк Таймс.
  5. ^ Городской вызов 2008 Архив В архиве 2012-08-03 в Wayback Machine
  6. ^ «Отчет команды Jefferson 2007 DARPA Urban Challenge» (PDF). Команда Джефферсона. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-02-11.
  7. ^ Urban Challenge - Архивировано по состоянию на апрель 2008 г. В архиве 2012-08-03 в Wayback Machine
  8. ^ а б Бельфиоре, Майкл (4 ноября 2007 г.). «Карнеги становится первым в городской программе DARPA». Проводной.
  9. ^ Университет Карнеги-Меллона (CMU). «Первое место».
  10. ^ "Стэнфордская гоночная команда".
  11. ^ Робот Virginia Tech имел номер 32 в память о 32 человеке, погибших в резня в кампусе 16 апреля 2007 г. [1].
  12. ^ Контакт В архиве 2007-12-26 на Wayback Machine
  13. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-02-24. Получено 2012-07-05.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  14. ^ DARPA ROBOTICS CHALLENGE (DRC) В архиве 2013-01-20 на Wayback Machine
  15. ^ "Уведомление о намерении единственного источника для систем роботов-гуманоидов для программы DARPA Robotics Challenge - Федеральные возможности для бизнеса: возможности".
  16. ^ "Defense.gov: Контракты на понедельник, 13 августа 2012 г.". Получено 19 марта 2018.
  17. ^ Агентство DARPA объявляет победителя конкурса First FANG Challenge 22 апреля 2013 г. В архиве 3 апреля 2014 г. Wayback Machine
  18. ^ https://spacenews.com/darpa-makes-last-minute-change-to-launch-competition-rules/
  19. ^ https://spacenews.com/darpa-selects-spaceports-for-responsive-launch-competition/
  20. ^ https://spacenews.com/darpa-announces-responsive-launch-prize-competition/
  21. ^ https://spacenews.com/three-companies-selected-for-darpa-launch-challenge/
  22. ^ https://spacenews.com/darpa-launch-challenge-ends-without-winner/
  23. ^ Боб Дэвис и Райнер Линхарт. "Исходный код DARPA Grand Challenge 2005 г.". Архивировано из оригинал на 2014-03-02. Получено 2012-05-22.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  24. ^ Боб Дэвис и Райнер Линхарт. «Использование корзины для сегментации изображений дорог» (PDF). Universität Augsburg. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  25. ^ "Стэнфордское программное обеспечение для вождения".
  26. ^ "Архив кода Google".
  27. ^ <http://www.nelsonandco.net >, www.nelsonandco.net. "Автономные транспортные системы GrayMatter". www.graymatterinc.com. Архивировано из оригинал 1 февраля 2009 г.. Получено 19 марта 2018.
  28. ^ «DARPA объявляет 36 полуфиналистов конкурса Urban Challenge: Autonomous Vehicle, который пройдет в Викторвилле, Калифорния - пресс-релиз / DARPA 9 августа 2007». Архивировано из оригинал на 2011-05-11.
  29. ^ <http://www.nelsonandco.net >, www.nelsonandco.net. «Гибкость GrayMatter AVS ™». www.graymatterinc.com. Архивировано из оригинал 29 ноября 2014 г.. Получено 19 марта 2018.
  30. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2012-10-14. Получено 2012-07-05.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь) Описание команды Tartan Racing
  31. ^ Urmson, C. et al., Tartan Racing: мультимодальный подход к городской задаче DARPA В архиве 2013-05-20 в Wayback Machine 2007, стр. 4

внешняя ссылка

Освещение в прессе