来自 DARPA,一种彻底改变机器人技术的虚拟工具

DARPA 资助的 Gazebo 模拟软件可以让机器人技术对每个人都触手可及。
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昨天,史上最宏伟的机器人竞赛——DARPA 机器人挑战赛(DRC)——迈过了一个关键的里程碑。五角大楼的研究部门公布了虚拟机器人挑战赛的结果,这是一场为期五天的资格赛,来自世界各地的 26 个团队在此期间操控人形机器人完成了极其艰巨的任务,几乎无需人工干预,包括拿起、连接和启动消防水龙带。七个团队晋级,获得了资金和政府提供的机器人——身高 5 英尺 10 英寸、重 240 磅、由波士顿动力公司制造的 Atlas——的使用权,以参加 DRC 的下一阶段比赛。

当然,需要说明的是,虚拟机器人挑战赛完全是在一个模拟程序中进行的。这实际上是为今年 12 月举行的首次实物比赛进行的试镜,届时七个获胜团队及其配备的相同 Atlas 机器人队伍将与更多由团队自行建造的各式机器人汇合。在这些队伍中得分最高的队伍将在 2014 年 12 月举行的另一场多任务障碍赛中争夺总冠军,奖金高达 200 万美元。

然而,尽管 DRC 对整个机器人领域——特别是对能够导航人类环境和使用工具、可能拯救我们生命的机器人——的潜力可能非常巨大,但竞赛的虚拟环节已经产生了一个具有巨大潜力的工具。Gazebo,即 DARPA 资助、提供给所有 DRC 团队并用于最近资格赛的模拟软件,现在就可以使用。任何人都可以免费下载(目前仅支持 Linux/Ubuntu,但 OSX 和 Windows 版本即将推出)。

更有意思的是,你还可以下载 Atlas 的完整虚拟模型,Atlas 是当今最先进的人形机器人之一,以及最近在 6 月 17 日至 21 日举行的比赛中使用的确切赛场和挑战。那些团队所能获得的一切,以及他们必须克服的一切,从虚拟 Atlas 必须爬进去驾驶车辆穿越赛场的座椅的尺寸和柔顺性,到机器人抓握方向盘时手的摩擦力特性,都完全可用。

Gazebo 早于 DRC 就存在,Open Source Robotics Foundation 的首席技术官 Nate Koenig 称其为一个副项目。它类似于各个机器人实验室为自己的研究开发的模拟器,用于模拟系统可能需要应对的环境以及系统本身。但据 Koenig 称,去年 DARPA 联系他,不仅要求为 DRC 提供模拟器,还要将 Gazebo 打造成一个适用于全世界的模拟器。Koenig 说:“他们不想只是预付模拟器的费用,然后就没了。我们已经为模拟器开发了超出 DRC 范围的东西。例如,轻松模拟建筑物、机器人 GUI(图形用户界面),所有这些都得到了 DARPA 的资助。他们认为这个模拟器是在让机器人技术对每个人都触手可及方面的一个变革者。”

这个模拟器是一个变革者,它能让机器人技术对每个人都触手可及。DARPA 在三年内向 Open Source Robotics Foundation (OSRF) 提供了 600 万美元的资金。这笔钱足以让 Koenig 安排 10 名全职程序员来彻底改造和扩展 Gazebo。在过去一年里,这个模拟软件的细节呈指数级增长,允许用户模拟和确定从传感器性能到负载下关节的失效点等一切内容。Gazebo 的一个最佳功能是:你在模拟器或虚拟机器人中设置的控制算法可以立即输入到其现实世界的对应物中(反之亦然)。换句话说,如果你已经确定了如何在程序中让机器人爬梯子,你就可以将该代码插入到物理系统中,然后看着它运行。虽然 OSRF 对 DRC 的参与现已基本结束,但 Gazebo 的开发将在未来一年半内继续得到资助,以完善现有功能并添加新功能。

DARPA 和 OSRF 都认为,Gazebo 的最终目标不仅是让实验室能够比较结果和共享代码,而且还要降低机器人研发的入门门槛。为此,Gazebo 被专门设计用于与云计算资产配合使用——这些是远程计算机,在大多数情况下,用于处理模拟器的大部分计算。虽然 DARPA 为虚拟机器人挑战赛的团队提供了云计算资产的使用权,但 Koenig 指出,相当于的资源可以从亚马逊租用,每小时只需几美元,这比直接购买强大的计算机要便宜得多。“现在我们有了云模拟,让机器人技术足够低成本,让任何人——高中教师、小型公司——都可以负担得起,这已经成为现实。”

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事实上,Gazebo 完全有可能成为 DRC 唯一的实质性成果。DARPA 的第一次机器人汽车比赛,2004 年的 Grand Challenge,以一次自主性的“呜咽”告终,因为没有一辆自动驾驶车辆在规定的时间内冲过终点线。后续的挑战赛更加富有成效,但 DRC 的全部任务(包括用无绳电动工具锯墙)可能对世界上最好的机器人团队来说都过于困难。但即使在这种最糟糕的情况下,DARPA 和 DRC 也会创造出一个免费、强大的工具,有可能统一整个领域。

 

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