تعتبر مسابقة DARPA ، التي تُعد بمثابة أولمبياد الروبوتات، مسابقة للروبوتات المستقلة طورتها وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للدفاع (DARPA) التابعة للولايات المتحدة. وقد حددت الوكالة فجوة في التكنولوجيا، حيث رأت الحاجة إلى تكنولوجيا أفضل لمهام البحث والإنقاذ التي تتم عادةً في بيئات غير متوقعة، مثل تحت الأرض. ولمعالجة هذه المشكلة، أنشأت الوكالة المسابقة لتعزيز وتسريع الأبحاث الرائدة في مجال الاستكشاف المستقل تحت الأرض ورسم الخرائط.

تألفت الفرق المتنافسة من فرق من جميع أنحاء العالم، بعضها تم اختياره وتمويله من قبل DARPA . كان التحدي الذي واجهته هذه الفرق هو استخدام أسطول من الروبوتات المستقلة لاستكشاف مجموعة متنوعة من السيناريوهات الواقعية، مثل البيئات الحضرية تحت الأرض والأنفاق والكهوف. حصلت الفرق على نقاط مقابل الروبوتات التي أبلغت بشكل صحيح عن مواقع الناجين المحاصرين وحقائب الظهر والهواتف المحمولة، وفازت بالجولة الفرقة التي حصلت على أعلى عدد من النقاط.

أُطلقت المسابقة في عام 2018، في نفس الوقت الذي CSIRO Emesent CSIRO تعملان على استكشاف ما وراء خط الرؤية البصرية للتعدين تحت الأرض. CSIRO Emesent CSIRO عن التحدي من البروفيسور رونالد أركين، من معهد جورجيا للتكنولوجيا (Georgia Tech). قرروا تكوين فريق يجمع بين خبرة Georgia Tech التي تزيد عن 20 عامًا في تطوير الروبوتات التعاونية، وأبحاث CSIROفي مجال الروبوتات الأرضية، وتطوير Emesentللاستكشاف والتخطيط الذاتي في البيئات التي لا يتوفر فيها نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

كان التحدي الأول هو سباق Tunnel Circuit، الذي أقيم في أغسطس 2019 في أنفاق منجم أبحاث في بيتسبرغ. توجه Emesent والباحثون والمهندسون إلى بنسلفانيا وانضموا إلى زملائهم في الفريق لاختبار أسطولهم من الروبوتات في مواجهة المخاطر التي قد يواجهونها في عمليات البحث والإنقاذ في العالم الحقيقي، مثل التضاريس الصعبة والعوائق المادية والظلام والغبار والدخان. تألف أسطول الروبوتات المختار لمواجهة هذه المخاطر من خمس آلات.

• BIA5 OzBot Titan، روبوت أرضي يتحرك على مسارين مجنزرين.
• بروس، نظام Data61 السداسي الأرجل المملوك CSIROوالذي يتحرك على ستة أرجل تشبه أرجل العنكبوت.
• Ghost، روبوت رباعي الأرجل من Vision60.
• SuperDroid Robots Inc LT2، وهو روبوت أرضي أصغر حجماً، يستخدم أيضاً مسارين مجنزرين للتحرك.
• Hovermap على طائرة بدون طيار ذات ستة دوارات ليقوم بدور الاستطلاع والوصول إلى المناطق التي لا تستطيع الروبوتات الأرضية الوصول إليها.

احتل فريق Emesent CSIRO – Georgia Tech المركز الخامس، برصيد 7 نقاط – وهو ما يكفي لتأهلهم إلى الجولة التالية، لكنهم متأخرون بـ 18 نقطة عن المتصدر، مما يترك مجالًا كبيرًا للتحسين.

لذلك، مع ستة أشهر للتحضير، بدأ فريق Emesent CSIRO – Georgia Tech العمل على تكييف أسطول الروبوتات الخاص بهم وبناء مجموعة التقنيات بطريقة تسمح لهم بتبديل الروبوتات بسرعة وفعالية.

أما التحدي التالي، وهو السباق الحضري، فقد أقيم في فبراير 2020 في مسارين داخل محطة طاقة نووية غير مكتملة في إيلما، واشنطن. وحقق الفريق تسع نقاط في هذه الجولة، مما وضعه في المركز الرابع، بفارق 7 نقاط فقط عن المتصدر.

واصل الفريق تحسين أسطوله وقدراته التعاونية والاستقلالية استعدادًا لتحدي مسار الكهوف في أغسطس 2020.

لسوء الحظ، قبل أن يتم إنجاز الكثير، تغير العالم، حيث أعلنت منظمة الصحة العالمية أن فيروس كوفيد-19 جائحة عالمية، وتوقف السفر الدولي عملياً.

"كان من المفترض أن تقام جولة الكهوف في الولايات المتحدة الأمريكية، ولكن تم تعديلها بسبب جائحة كوفيد-19. وقد تم تنظيمها بطريقة لامركزية، حيث قامت كل فريق بإنشاء فعاليتها المحلية الخاصة بها وإرسال النتائج إلى DARPA"، يوضح فريد.

استخدم فريق Emesent CSIRO – Georgia Tech كهوف Chillagoe، وهي نظام كهوف طبيعي في أقصى شمال كوينزلاند، وحققوا أفضل نتائجهم حتى الآن.

"كان هذا نقطة تحول بالنسبة لنا – لم نحصل من قبل على نتائج مثل هذه. حصلنا على بيانات مثالية من بيئة صعبة للغاية"، يقول فريد.

مدفوعًا بهذه النتيجة، واصل الفريق العمل على إنشاء أفضل أسطول ممكن للمنافسة في النهائي، الذي سيُعقد في سبتمبر 2021، والذي تأثر مرة أخرى بفيروس كوفيد-19.

"لم يتمكن ثلثا فريقنا من السفر للمشاركة في المسابقة في الولايات المتحدة بسبب قيود السفر المفروضة في أستراليا.

"اتضح أن هذا كان مفيدًا للغاية لأن التحدي كان مصممًا لإرسال ونشر الروبوتات في الأماكن التي يتعذر إرسال البشر إليها. كان علينا بذل جهد إضافي لتطوير الروبوتات التي لا تتطلب تدخلًا بشريًا كبيرًا."

على الرغم من أن الفريق كان يضم عددًا أقل من البشر، إلا أن أسطول الروبوتات كان لا يزال قوة كبيرة، حيث كان يتألف من ستة روبوتات تم اختيارها لتنوعها في الحركة، مما مكنها من تغطية جميع البيئات الصعبة ذات التضاريس المجهولة والمختلفة.

• روبوت ذو قدمين، Spot Boston Dynamics
  هذه الروبوتات مناسبة للبيئات الحضرية الضيقة والسلالم.
• مركبتان مجنزرتان، BIA5، شركة مقرها بريسبان
  هذه الروبوتات جيدة لعبور التضاريس الوعرة. كما أنها قادرة على حمل معدات إضافية، مثل العقد لشبكة الشبكة والطائرات بدون طيار،
  للحفاظ على عمر البطارية ووضعها في أفضل مكان للحصول على نتائج جيدة.
• 2x Hovermap Hovermap، Emesent
  يمكن للطائرات بدون طيار الوصول إلى المناطق التي لا يمكن للمركبات الأرضية الوصول إليها، مثل السلالم والأعمدة الرأسية والمستويات النصفية.

بغض النظر عن كيفية تحركها، كانت جميع الروبوتات تتمتع بقدرات متقدمة في مجال الاستقلالية والذكاء الاصطناعي، بما في ذلك

• الملاحة بدون GPS
• استكشاف مستقل
• التعاون مع أعضاء فريق الروبوتات
• تبادل البيانات
• رسم الخرائط
• الكاميرات وأجهزة الاستشعار الأخرى للكشف عن القطع الأثرية

أقيمت الفعالية النهائية على مدار أربعة أيام، مع جولتين تمهيديتين قبل الجولة النهائية. في اليوم الأول من الجولات التمهيدية، سجل فريق Emesent CSIRO – Georgia Tech أعلى عدد من النقاط في ذلك اليوم، مع سبعة تصنيفات ومواقع جغرافية للقطع الأثرية. كما كان هذا الفريق من الفرق القليلة التي اكتشفت عمودًا رأسيًا ووصلت إلى الطابق السفلي، بفضل الطائرات بدون طيار Hovermap الموجودة في أسطولهم، والتي أطلقت بشكل مستقل من الروبوتات الأرضية. مما أتاح لهم مساحة بحث أكبر مقارنة بالفرق الأخرى.

في الجولة الثانية، تمكن الفريق مرة أخرى من إطلاق الطائرات بدون طيار بشكل مستقل لتغطية مساحة أكبر، بل واكتشف أحد الناجين مختبئًا خلف الصخور في بيئة صغيرة تشبه الكهف ومليئة بالغبار.

في نهاية الجولات التمهيدية، كان فريق Emesent CSIRO – Georgia Tech في الصدارة، مما يعني أنه سيكون آخر فريق يخوض الجولة النهائية.

سارت مسيرتهم بسلاسة، حيث تعادلوا في المركز الأول برصيد 23 نقطة. بعد أمسية مثيرة، وبينما كان الحكام يراجعون جميع النتائج، علموا أنهم احتلوا المركز الثاني بفارق ثوانٍ معدودة.

"هذه نتيجة رائعة وهي ثمرة سنوات عديدة من العمل الجاد والتعاون من قبل فريقنا. شكراً جزيلاً لجميع الذين ساعدوا في هذا المشروع"، قال فريد.

"نحن فخورون جدًا بالمساهمات التي Emesent خلال السنوات الثلاث الماضية لتعزيز أحدث التقنيات في مجال الروبوتات وإبراز قدرات الشركات الأسترالية على الساحة العالمية."

على الرغم من أن Emesent بنشر قدرات Hovermap في مجال الاستقلالية ورسم الخرائط تجارياً منذ عام 2019، فإن الجمع بين هذه القدرات وقدرات الروبوتات الأرضية المستقلة يفتح الباب أمام مجموعة كبيرة من التطبيقات المستقبلية المثيرة والقيّمة.

على سبيل المثال، يمكن للطائرات بدون طيار والروبوتات الأرضية التي تعمل معًا أن تساعد بعضها البعض على تغطية أكبر مساحة ممكنة، مما يقلل من الحاجة إلى التدخل البشري.

بالمقارنة مع الروبوتات الأرضية، فإن الطائرات بدون طيار لها وقت تشغيل محدود، ولكنها يمكنها الوصول إلى المناطق المرتفعة والأعمدة أو عبور البيئات المعقدة أو المسدودة التي لا تستطيع الروبوتات الأرضية الوصول إليها. كما يمكنها مساعدة المركبات الأرضية من خلال العمل كنقطة اتصال وتوفير الوعي بالوضع المحيط لتمكينها من تحسين مسارها.

يتم إطلاق الطائرة بدون طيار عن بُعد من روبوت أرضي بشكل مستقل تمامًا بمجرد تشغيلها من قِبل المشغل بنقرة واحدة فقط. ولتحقيق ذلك، تمت أتمتة عملية معقدة للغاية. وفيما يلي بعض المهام المعقدة التي يقوم بها الروبوتات لضمان نجاح الإطلاق:

• يتوقف الروبوت الأرضي عن الحركة ويتحقق من أنه على أرض مستوية بما يكفي أو ذات منحدر مقبول.
• يقوم بفك أربطة الأمان الخاصة بالطائرة بدون طيار
• تم تشغيل Hovermap، نظام الاستقلالية ورسم الخرائط
• Hovermap ودمج بياناته مع الروبوت الأرضي
• يتم إجراء فحوصات محطة التحكم الأرضية وفحوصات ما قبل الطيران
• يتم تشغيل الطائرة بدون طيار (تدور المراوح)
• تجرى فحوصات ما قبل الإقلاع
• يتم بدء الإقلاع الآلي
• بدء استكشاف الطائرات بدون طيار المستقلة
• يقوم الروبوت الأرضي بإعادة تهيئة نفسه واستئناف مهمته
  

قال فريد: "إن امتلاك أسطول من الروبوتات التي تقود السيارات وتمشي وتطير وتقوم بمهام معقدة بشكل مستقل وتعاوني يعد إنجازًا تقنيًا كبيرًا وخطوة مهمة نحو استخدام الأنظمة المستقلة لإنقاذ الأرواح ومساعدة الناس".

سمح تحدي DARPA Challenge Emesent قدرات تقنيتها المستقلة في مجال الاستكشاف ورسم الخرائط في البيئات تحت الأرض. استمع إلى شرح الدكتور Farid Kendoul المدير التقني والمؤسس المشارك Emesent Farid Kendoul هذا الندوة عبر الإنترنت.

شاهد الندوة عبر الإنترنت