人類的足跡遍布大山大河，但是地表之下卻鮮少有人問(wèn)津。也別說(shuō)沒(méi)有，礦工不就在地下工作嘛，還有一些地下工程也需要人員參與。

但問(wèn)題是我們還沒(méi)有完善的地下導(dǎo)航系統(tǒng)，工人出了事誰(shuí)去救也是個(gè)問(wèn)題。

為此，去年美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）發(fā)起了“地表之下挑戰(zhàn)賽”（SubT Challenge），目的是為促使全球參賽者們研發(fā)出幫助人類在地下導(dǎo)航、繪圖以及搜尋的系統(tǒng)。

DARPA機(jī)器人挑戰(zhàn)賽

DARPA 機(jī)器人挑戰(zhàn)賽（DARPA Robotics Challenge）2012 年啟動(dòng)的。起因是震驚全世界的日本 Fukushima 海嘯，海嘯沖毀了 Fukushima 核電站，污染了附近水域，給救援增加了難度。

當(dāng)時(shí)日本政府迫切需要能代替人類去搜索救援的機(jī)器人，因?yàn)楹溯椛鋸U墟環(huán)境對(duì)人體的危害相當(dāng)大。

后來(lái)日本機(jī)器人界只得請(qǐng)求外援，他們求助于美國(guó)德克薩斯奧斯汀分校的Robin Murphy 教授的專家團(tuán)隊(duì)，協(xié)商過(guò)后，Robin 教授帶了一幫國(guó)際機(jī)器人專家和機(jī)器人奔赴日本解決問(wèn)題。

Robin 教授是救災(zāi)機(jī)器人領(lǐng)域的專家，她曾發(fā)明救援機(jī)器人參與911事件后的機(jī)器人救援，并因此而名聲大振。

日本這次海嘯是促成 DARPA 機(jī)器人挑戰(zhàn)賽的最主要因素，加之近年來(lái)世界上災(zāi)害頻發(fā)，所以國(guó)際社會(huì)迫切需要能參與救援的機(jī)器人，就這樣，這個(gè)挑戰(zhàn)賽便開啟了。

一般情況下，DRC 從啟動(dòng)到最終決賽，歷時(shí)將近三年時(shí)間（流程見下圖），花費(fèi)資金估計(jì)不到五千萬(wàn)美金。

DARPA“地表之下挑戰(zhàn)賽”

此次挑戰(zhàn)賽于 2017 年啟動(dòng)，決賽時(shí)間定在 2021 年，申請(qǐng)截止日期是 2018 年 1 月 18 日，最終獲勝團(tuán)隊(duì)將獲得 200 萬(wàn)美元獎(jiǎng)金。

這次大賽為挑戰(zhàn)者們?cè)O(shè)置了三種特殊環(huán)境。第一個(gè)是穿越隧道，第二個(gè)是穿越城市地下為期 6 個(gè)月，第三個(gè)是穿越洞穴為期同樣 6 個(gè)月。

DARPA 沒(méi)有給團(tuán)隊(duì)布置具體任務(wù)，但是從設(shè)置的挑戰(zhàn)環(huán)境可以看出，機(jī)器人必須得具備一些本領(lǐng)，比如自主處理復(fù)雜地形，旋轉(zhuǎn)閥門和爬樓梯等等。

參賽團(tuán)隊(duì)可以在兩種路徑中二選一：一是系統(tǒng)路徑——為一個(gè)體能課程研發(fā)基于硬件的解決方案；二是虛擬路徑——研發(fā)軟件在模擬課程上進(jìn)行測(cè)試。

DARPA 在聲明中表示，全球參賽團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)想方設(shè)法提出方案，幫助人們?cè)谖粗覂措U(xiǎn)的地下環(huán)境定位和導(dǎo)航。在這些地方，時(shí)間至關(guān)重要。

不管是隧道、城市地下抑或是山洞，其環(huán)境都具有多變性。比如在山洞中還可能遇上瀑布，這時(shí)候就很考研機(jī)器人的技能了。

那么機(jī)器人該設(shè)計(jì)成什么樣呢？你肯定希望是人形的，因?yàn)槟菢涌雌饋?lái)才酷嘛，但問(wèn)題是人形機(jī)器人并不適合本次的挑戰(zhàn)環(huán)境，它們太笨拙了。

四軸飛行器或是履帶式車輛？也有可能，不過(guò)還得考慮一個(gè)問(wèn)題，要是它們被卡在山洞里怎么辦？

所以分析看來(lái)，軟體機(jī)器人最合適不過(guò)了，它們身體柔軟，很適合這種狹窄密閉的環(huán)境。如果碰到很窄的山洞，擠一擠就過(guò)去了。

參加挑戰(zhàn)賽的團(tuán)隊(duì)肯定不止一個(gè)了，2015 年那場(chǎng) DARPA 機(jī)器人挑戰(zhàn)賽就有 25 支隊(duì)伍參與決賽，他們來(lái)自美國(guó)、德國(guó)、意大利、韓國(guó)、日本和中國(guó)。

這次挑戰(zhàn)賽的最終參賽團(tuán)隊(duì)還未透露，不過(guò)估計(jì)也不能少。或許在大賽上我們會(huì)看到一個(gè)挑戰(zhàn)團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了一種用于探索的軟機(jī)器，并將其與履帶車輛結(jié)合，用激光構(gòu)建地圖。

不過(guò)研發(fā)這種機(jī)器人難度是很大的，地下環(huán)境里不但沒(méi)有 GPS，有時(shí)候還會(huì)沒(méi)有光，而且有大量灰塵，會(huì)影響到激光雷達(dá)的工作。

具體怎樣操作呢？其實(shí)研究團(tuán)隊(duì)們也一直在思索這個(gè)問(wèn)題，一位研究員表示，要想贏得這場(chǎng)勝利，就必須充分測(cè)驗(yàn)參賽機(jī)器人。

對(duì)此，一家名為 Open Robotics 的公司為參賽團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了地面測(cè)試系統(tǒng)，其CEO Brian Gerkey 說(shuō):“我們會(huì)充分利用計(jì)算資源建立一組無(wú)限的實(shí)驗(yàn)”。也就是說(shuō)在地面上模擬地下比賽環(huán)境，然后對(duì)機(jī)器人進(jìn)行測(cè)試，讓機(jī)器人在測(cè)試中學(xué)習(xí)，研究員也可以在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)不足并家意改進(jìn)。

但要知道，進(jìn)行地面模擬測(cè)試需要花費(fèi)大筆資金，有時(shí)候這筆資金甚至?xí)^(guò)研發(fā)機(jī)器人所花的錢。

但是，這很值得，因?yàn)槿绻梢匝邪l(fā)出一個(gè)完美的救援機(jī)器人，那么它就可以代替人類去一些危險(xiǎn)場(chǎng)合實(shí)施救援。

這場(chǎng)挑戰(zhàn)賽會(huì)成為靈感迸發(fā)的推進(jìn)劑，讓各國(guó)團(tuán)隊(duì)腦洞大開，同時(shí)也促進(jìn)了彼此間的學(xué)習(xí)和交流，有利于推進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步。

DARPA 戰(zhàn)術(shù)技術(shù)辦公室理事弗瑞德·肯尼迪認(rèn)為，鑒于機(jī)器人、生物系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)日新月異，目前已到達(dá)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，研制出上述地下環(huán)境感知系統(tǒng)并非遙不可及。