DARPA 将Emesent 推向遥不可及的地方

被誉为机器人界DARPA ，是由美国国防高级研究计划局（DARPA）创立的自主机器人竞赛。该机构发现技术缺口，意识到需要更先进的科技来应对通常在地下等不可预测环境中开展的搜救任务。为此，他们创办这项赛事以推动并加速地下自主探索与测绘领域的开创性研究。

参赛队伍来自世界各地，其中部分团队DARPA 选拔并资助。他们的挑战是运用自主机器人编队探索各类真实场景，例如城市地下空间、隧道及洞穴环境。机器人若能准确报告被困幸存者、背包及手机的位置，即可为团队赢得积分，最终积分最高的队伍将赢得本轮比赛。

该竞赛始于2018年，当时Emesent CSIRO 探索地下采矿中超视距技术。CSIRO 通过佐治亚理工学院的罗纳德·阿金教授CSIRO 该挑战。双方决定整合佐治亚理工学院二十余年协作机器人研发经验、CSIRO地面机器人研究成果，以及Emesent在GPS信号缺失环境下的自主探测与测绘技术，组建联合团队。

首个挑战是2019年8月在匹兹堡研究矿井隧道中举行的隧道赛道测试。Emesent 、研究人员和工程师们前往宾夕法尼亚州，与团队成员共同测试其机器人车队在真实搜救演习中可能面临的险境，包括复杂地形、实体障碍物、黑暗环境、粉尘和烟雾。此次选派应对险境的机器人车队由五台机器组成。

• BIA5 OzBot Titan是一款地面机器人，通过两条履带移动。
• BruceCSIROData61研发的专有六足机器人系统，其六条蜘蛛般的腿可实现自主移动。
• 幽灵，Vision60公司研发的四足机器人。
• SuperDroid Robots Inc LT2是一款体型较小的地面机器人，同样采用两条履带实现移动。
• Hovermap 六旋翼无人机上，作为侦察设备，可进入地面机器人无法抵达的区域。

CSIRO 佐治亚理工学院团队以7分位列第五——该成绩足以晋级下一轮，但落后领头羊18分，仍有较大提升空间。

因此，在六个月的准备期内Emesent CSIRO -佐治亚理工学院团队着手改造其机器人舰队，并构建技术架构，以实现机器人快速高效的切换。

城市赛道作为下一项挑战，于2020年2月在华盛顿州埃尔玛市一座未完工的核电站内设置的两条赛道上举行。本轮比赛中，该团队斩获九分，暂列第四名，与榜首仅差七分。

该团队持续改进其车队及其协作与自主能力，以备战2020年8月的洞穴赛道挑战赛。

遗憾的是，在工作尚未取得实质进展之际，世界局势发生了剧变——世界卫生组织宣布新冠肺炎疫情构成全球大流行，国际旅行几乎陷入停滞。

“洞穴巡回赛原本计划在美国举行，但因新冠疫情不得不调整方案。赛事改为分散式进行，各团队在本地自行组织活动，并将结果反馈给DARPA，”法里德解释道。

Emesent CSIRO Emesent 佐治亚理工学院团队利用昆士兰州最北端的奇拉戈洞穴——一个天然洞穴系统——获得了迄今为止的最佳成果。

“这对我们而言是一个转折点——我们从未取得过这样的成果。在极其严苛的环境中，我们获得了完美的数据，”法里德说道。

受此结果鼓舞，团队继续努力打造最强的船队阵容，以备战定于2021年9月举行的决赛——而赛事再度受到新冠疫情的影响。

由于澳大利亚的旅行限制，我们团队中有三分之二的成员无法前往美国参赛。

“这最终成为一项巨大优势，因为该挑战旨在将机器人送往人类无法抵达的区域并部署使用。我们不得不加倍努力开发无需大量人工干预的机器人。”

尽管团队中人类成员较少，但机器人舰队依然是一支强大的力量。这支舰队由六台机器人组成，它们因运动方式的多样性而被选中，能够应对所有充满未知且地形各异的严苛环境。

• 双足Boston Dynamics Spot
  这类机器人适用于狭窄的城市环境和楼梯。
• 2辆履带式车辆，BIA5公司（总部位于布里斯班）
  这些机器人擅长穿越崎岖地形，同时具备搭载附加设备的能力，例如网状网络节点和无人机（
  ），既能延长其续航时间，又能将其部署在最佳位置以获取优质数据。
• 2台Hovermap，Emesent
  这些无人机能够进入地面车辆无法抵达的区域，例如楼梯间、竖井和夹层。

无论它们如何移动，所有机器人都具备先进的自主性和人工智能能力，包括

• 非 GPS 导航
• 自主探索
• 与机器人团队成员协作
• 数据共享
• 映射
• 用于检测文物的摄像机和其他传感器

最终赛事历时四天，包含两轮预赛及最终奖项角逐。在首日预赛中Emesent CSIRO 佐治亚理工学院团队以七件文物分类与地理定位的成绩斩获当日最高分。 该团队还凭借其Hovermap 机编队及地面自主发射的机器人，成为少数发现竖井并进入地下室层级的队伍之一。这使他们的搜索范围较其他团队更为广阔。

在第二次行动中，团队再次成功实现无人机自主起飞，覆盖了更广阔的区域，甚至在尘土飞扬的狭小洞穴状环境中，发现了一名藏身于岩石后的幸存者。

在预赛阶段结束时Emesent CSIRO -佐治亚理工学院团队位居榜首，这意味着他们将成为最后一支进入决赛的队伍。

他们的比赛进行得非常顺利，以23分与冠军并列。在经历了令人揪心的夜晚——评委们复核所有成绩期间——他们得知自己最终获得第二名，差距仅有几秒之差。

“这是个了不起的成果，凝聚了我们团队多年来的辛勤付出与通力合作。衷心感谢所有参与这个项目的人，”法里德说道。

Emesent 贡献深感自豪Emesent 贡献不仅推动了机器人技术的尖端发展，更在全球舞台上彰显了澳大利亚企业的实力。

Emesent Hovermap 自主飞行与测绘能力投入商业应用，但将其与地面自主机器人能力相结合，将开辟出一系列令人振奋且极具价值的未来应用场景。

例如，无人机与地面机器人协同作业时，可相互配合以最大化覆盖区域，从而进一步减少人类干预的必要性。

与地面机器人相比，无人机续航时间有限，但它们能够进入高处区域和竖井，或穿越地面机器人无法通过的受阻或复杂环境。它们还能作为通信节点为地面车辆提供支援，通过提供态势感知能力帮助其优化行进路线。

地面机器人对无人机进行远程发射时，只需操作员点击一次即可实现全自主启动。为实现这一功能，一个极其复杂的过程已被自动化。以下仅列举机器人为确保发射成功而完成的部分复杂任务：

• 地面机器人停止移动，并检查其所在地形是否足够平坦或坡度在可接受范围内。
• 打开无人机的安全联锁装置
• Hovermap自主和测绘有效载荷已启动
• Hovermap 与地面机器人同步并合并数据
• 地面控制站和飞行前检查已完成
• 启动无人机（旋转螺旋桨）
• 进行起飞前检查
• 自动起飞启动
• 无人机自主探索开始
• 地面机器人重新配置并继续执行任务
  

法里德表示：“拥有能够自主协同完成复杂任务的驾驶、步行和飞行机器人舰队，标志着技术发展的重要里程碑，也是推动自主系统用于拯救生命、服务人类的重要一步。”

DARPA 挑战赛助力Emesent 其技术在地下环境中的自主勘探与测绘能力。敬请收听Farid Kendoul 网络Farid Kendoul Emesent首席技术官兼联合创始人Farid Kendoul 博士的分享。

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