Absolwent Politechniki Gdańskiej jako jedyny Polak wziął udział w DARPA Grand Challenge. Zespół NASA, w którym wystartował, zajął 5. miejsce.
Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności Stanów Zjednoczonych (DARPA) organizuje Wielkie Wyzwania (DARPA Grand Challenge), które są dla robotyki tym, czym Liga Mistrzów w futbolu. Najlepsi robotycy z całego świata pracują dniami i nocami, aby w finałowym tygodniu zaprezentować się jak najlepiej i wygrać główną nagrodę. Wielkie Wyzwania DARPA są kierowane do najlepszych i najbardziej zaawansowanych laboratoriów naukowych i przemysłowych. Początkowo skupiały się wokół autonomicznych pojazdów.
W tym roku DARPA rzuciła wyzwanie zrewolucjonizowania sposobu, w jaki ludzie operują w podziemnych terenach. Impreza odbyła się w dniach 21–24 września.
Czym jest DARPA Subterranean Challenge?
To wyzwanie mające zrewolucjonizować robotykę w takich dziedzinach, jak górnictwo i ratownictwo (np. katastrofy budowlane i pożarowe lasów), w których obecność robotów mobilnych mogłaby znacząco zmienić sposób pracy. Te wyzwania są szczególnie ważne dla wojskowych i cywilnych służb ratowniczych.
Zagrożenia różnią się drastycznie w różnych domenach, które mogą ulegać degradacji lub zmieniać się w czasie i często są zbyt wysokie, aby personel ratowniczy mógł wejść do nich. Tereny takie charakteryzują się zazwyczaj dużą wyboistością i niejednorodnością, co jest wyzwaniem nie tylko dla mobilności robotów. Powinny one także wykonywać zadania autonomicznie, bez interwencji człowieka.
DARPA Subterranean Challenge poszukuje nowatorskich podejść do szybkiego mapowania, nawigacji i przeszukiwania podziemnych środowisk podczas operacji bojowych, w których liczy się czas, lub scenariuszy reagowania na katastrofy. Przykładem zastosowania mogłaby być tu akcja ratunkowa w jaskini Tham Luang, w której międzynarodowe środowisko chciało uratować trzynastu zawodników drużyny piłkarskiej z częściowo zalanej jaskini.
Finałowa rywalizacja
Finałowe wydarzenie polegało na misji poszukiwawczo-ratowniczej systemu do eksploracji jaskiń [video 1, video 2], gdzie występuje zdegradowana percepcja, obciążenia mobilności i utrudniona komunikacja, a także wymagana jest długotrwała autonomia robotów. Rywalizacja, w której wzięło udział osiem najlepszych drużyn na świecie, odbywała się w Wielkiej Jaskini (Mega Cavern) w Louisville (USA). Zadaniem uczestników było zlokalizowanie artefaktów, które symulowały zaginionych górników i ich narzędzi (np. komórki telefoniczne, kaski czy liny). Teren nie był znany zespołom, więc na początku roboty musiały stworzyć mapę środowiska, a następnie w ciągu 60 minut znaleźć wszystkie ukryte artefakty.
W drużynie CoSTAR, w skład której wchodzili pracownicy laboratorium NASA, Massachusetts Institute of Technology (MIT) i California Institute of Technology (Caltech), wystąpił jedyny Polak w tych zawodach – Andrzej Reinke, członek Stowarzyszenia Robotyków SKALP oraz zespołu Innspace, odbywający właśni staż naukowy w Jet Propulsion Laboratory (laboratorium NASA). [video 3, video 4, video 5]
Już same przygotowania były niesamowitym przeżyciem. Była to ciężka i długa praca, czasami mam wrażenie, że przez 24 godziny siedem dni w tygodniu. Szczególnie dał się we znaki ostatni miesiąc, kiedy trzeba było wykonać wiele testów integracyjnych, a także sprawdzić, czy wszystkie systemy działają tak, jak zostały zaprogramowane i zaprojektowane. Nasz system obejmował multi-robotyczny system składający się z robotów kroczących, jeżdżących na kołach i latających dronach – wyjaśnia Reinke.
Wydarzenie składało się z dwóch treningów integracyjnych i biegu finałowego. Pierwsze dwie tury miały charakter kwalifikacyjno-rozruchowych. Ekipy miały 30 minut w każdym biegu na sprawdzenie, jak mniej więcej wygląda środowisko, w którym będą operować, oraz zintegrowanie systemu z systemem oceniającym biegi. W tej fazie ustalono także kolejność startu w finałowym biegu, który trwał 60 minut i miał wyłonić ostatecznego zwycięzcę.
Prawdę mówiąc, wszystkie drużyny oczekiwały bardzo dużych i szerokich terenów, jednak DARPA ma w zwyczaju zaskakiwać uczestników i przygotowała bardzo wąskie przejścia jaskiniowe, które nie tylko miały przetestować możliwości autonomicznej eksploracji jaskini, ale także sprawdzić możliwości adaptacyjne drużyn – opowiada Reinke.
I dodaje, że w pierwszym treningu uczestnicy uczyli się geometrii i topografii terenu. Ponieważ nikt nie wiedział, jak szerokie będą przejścia w jaskini, do eksploracji zespół Polaka wysłał wszystkie roboty. W efekcie często się blokowały i bardziej przeszkadzały niż pomagały [video 6]. Następnego dnia zmieniono taktykę i wprowadzono roboty do jaskimi już w bardziej zrównoważony sposób. Team z Polakiem w składzie zajął pierwszej miejsce, a apetyt na końcowy sukces wzrósł jeszcze bardziej [video 7, video 8]. Ostatecznie w finałowym biegu, w którym pojawiły się dodatkowe symulacje dynamicznych obiektów w postaci „zawalenia się stropu i zablokowania drogi powrotnej” i po wielu splotach nieoczekiwanych wydarzeń CoSTAR zajął 5. miejsce.
Przed zawodami uznałbym to za porażkę, ale w kontekście tego, ile problemów pojawiło się w trakcie rywalizacji – jedna z drużyn straciła nawet robota, który spadł w przepaść – to odnieśliśmy spory sukces. To też pokazuje, jak jeszcze wiele jest do zrobienia w dziedzinie robotów autonomicznych w tak trudnych i niejednorodnych terenach – zauważa Andrzej Reinke [video 9, video 10].
Występ Polaka odbywał się w ramach stażu naukowego w laboratorium Jet Propulsion Laboratory, dokąd pojechał jako beneficjent programu JPL Visiting Student Research Program. Obecnie kończy studia magisterskie na kierunku geodezja ze specjalizacją robotyka mobilna na Rheinische Friedrich Wilhelms Universität Bonn. Wcześniej kształcił się na Politechnice Gdańskiej na inżynierskich studiach na elektrotechnice (Wydział Elektrotechniki i Automatyki) i fizyce stosowanej.
Jeszcze nigdy w zawodach organizowanych przez DARPA nie startowała polska instytucja, uczelnia czy firma. Sam też reprezentowałem amerykańską drużynę i amerykańskie laboratorium NASA, ale moją ambicją jest, by kolejne Wielkie Wyzwanie DARPA odbyło się już z udziałem polskiej ekipy. I to nie dlatego, że wygrana w takiej imprezie wiąże się z ogromnym prestiżem i… 2 mln dolarów. Dzięki takim wydarzeniom w danym kraju kształtuje się duży technologiczny know-how, z którego potem mogą powstawać jeszcze większe projekty i biznesy technologiczne. W ramach Stowarzyszenia Robotyków SKALP budujemy otwarte laboratorium robotyczne dla wszystkich chcących tworzyć rewolucyjne projekty biznesowo-badawcze, przyczyniające się do zwiększenia polskiego know-how sektora gospodarki technologicznej, które pozwoliłoby nam rywalizować nawet z tymi największymi w świecie – dodaje Andrzej Reinke.
Historia zawodów DARPA
Pierwsze Wielkie Wyzwanie DARPA miało miejsce w 2004 roku. Celem było przejechanie przez samochód autonomiczny po pustyni z punktu A do B na dystansie 100 km, a nagrodą 1 mln USD. Skalę trudności najlepiej obrazuje fakt, że najlepsza drużyna przejechała tylko 12 km. Rok później cztery drużyny dały radę przejechać cały dystans w obrębie dostępnego czasu 10 godzin. W 2007 roku zadaniem uczestników było wykonanie progresu autonomicznych pojazdów poruszających się w środowisku miejskim. Z kolei w 2012 roku postawiono na mobilność robotów kroczących. DARPA Robotics Challenge stało się zalążkiem progresu w dziedzinie rozpowszechnienia się robotów kroczących, jak np. firmy Boston Dynamics.
MK, AR
