Управление перспективных исследовательских проектов Пентагона (DARPA) запустило очередную программу по созданию роботов. На сей раз военному ведомству США понадобились дроиды, способные заменить человека в опасных зонах, в том числе при ликвидации последствий техногенных аварий и стихийных бедствий. Роботы должны уметь передвигаться по неровной поверхности, лазать по лестницам, орудовать инструментами и управлять машинами.

Новая программа Пентагона получила название DARPA Robotics Challenge (DRC). Согласно документам, опубликованным на сайте госзакупок США, программа создается в рамках стратегического плана американского министерства обороны по содействию в ликвидации последствий стихийных бедствий, эвакуации населения, а также решении гуманитарных и иных задач.

По замыслу американских военных, создаваемый робот должен полностью заменить человека (хотя вовсе не обязан быть андроидом, то есть человекоподобной машиной), в том числе при ликвидации последствий аварий на ядерных, нефте- и горнодобывающих объектах.

В качестве примеров приводят аварию на японской АЭС Фукусима-1, утечку нефти на скважине Deepwater Horizon в Мексиканском заливе, а также обрушение шахты в чилийском Копиапо. Планируется также, что наличие такого робота в распоряжении Пентагона поможет укрепить инфраструктуру перед лицом возможной террористической угрозы.

Робот должен уметь свободно передвигаться по неровной поверхности и обломкам, использовать обычный и электрический инструмент, управлять транспортными средствами. Самим дроидом планируется управлять дистанционно, причем с учетом возможных помех и обрывов связи. Машина должна быть достаточно самостоятельной даже на тот случай, если на посту оператора окажется неквалифицированный человек.

Одновременно DARPA намерена создать базовое программное обеспечение и структурные элементы (Government Furnished Equipment, GFE) для подобных роботов, чтобы в дальнейшем можно было снизить стоимость производства дроидов и расширить их возможности. Для упрощения задачи DARPA заказала разработку программы-симулятора, на которой можно будет оценить и отработать возможности как программного обеспечения, так и структурных особенностей роботов.

Таким образом, эффективность предложенных разработчиками вариантов можно будет оценить и доработать виртуально, без создания физических прототипов.

Такая мера допустит к участию в конкурсах DARPA широкий круг компаний, ранее не имевших технических возможностей для самостоятельной разработки роботов и программной начинки для них, а значит, и повысит конкуренцию на рынке робототехники.

Ожидается также, что одновременно вырастет привлекательность технического и математического образования — к разработке и испытанию роботов будут допускать даже студентов.

Рис. 1. Ликвидация роботами утечки газа. (Изображение: DARPA).

Программа DRC состоит из трех основных этапов — конкурса разработчиков программного обеспечения (Virtual Disaster Challenge) и двух практических конкурсов по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (Disaster Response Challenges).

Для практического испытания роботов DARPA приготовит восемь основных заданий. Претендент на победу должен будет

• приехать на место ЧС на транспортном средстве, объезжая препятствия на пути (в том числе и движущиеся);
• самостоятельно осмотреть место ЧС, перемещаясь по обломкам, строительному мусору и неровной поверхности и опять-таки обходя все препятствия;
• расчистить доступ ко входу на объект (масса удаляемых препятствий не будет превышать пяти килограммов);
• открыть дверь и попасть внутрь объекта;
• подняться или спуститься по лестнице с перекладинами и пройти (проехать) по мосткам;
• с помощью инструмента проделать проход в бетонной плите;
• найти и закрыть нужный вентиль (их может быть несколько) для устранения утечки;
• наконец, заменить вышедший из строя элемент (например, насос системы охлаждения).

Возможны четыре типа участия в тендере DRC.

• Первому типу участников (Track A) предстоит разработать робота целиком, в том числе модель базового программного обеспечения и физической оболочки для роботов. DARPA готова финансировать участие пяти претендентов, каждый из них получит по три миллиона долларов.
• Второй группе участников (Track B), в которую будет допущено до 12 команд, предстоит разработать только ПО для дроидов. Каждый участник получает по 375 тысяч долларов.
• Третья группа участников (Track C) сосредоточится на разработке физической оболочки для робота. В нее смогут войти до 100 претендентов, при этом создавать конкурсный прототип им придется за свой счет.
• Наконец, есть четвертая категория конкурсантов — Track D. В нее могут войти все желающие, готовые на собственные средства разработать как самого робота, так и начинку для него.

После первого этапа конкурса (Virtual Disaster Challenge), который пройдет в июне 2013 года, DARPA оставит в общей сложности шестерых конкурсантов из групп B и C (занятых раздельной разработкой ПО и физической оболочки для роботов), группа А начнет участие в конкурсе сразу с практических испытаний. Каждый из участников групп В и С для подготовки к первым практическим испытаниям (они начнутся в декабре 2013 года) получит по 750 тысяч долларов. До третьего этапа Пентагон допустит не более восьми участников (группы А, B и C), в их распоряжении будет еще по миллиону долларов. На третьем этапе, запланированном на декабрь 2014 года, эти команды встретятся с конкурсантами из группы D. Победителя ожидает приз в два миллиона долларов.

Кто хочет стать миллионером

Что касается самих участников, то про них пока что известно не так много. На сайте DARPA сейчас числятся семь проектов. Первым в списке идет робот Atlas от компании Boston Dynamics — постоянного партнера Пентагона в области робототехники. Этот дроид будет использоваться в качестве базовой оболочки для конкурсантов из группы B, которые намерены представить DARPA свое программное обеспечение. Atlas — антропоморфный робот (андроид). Он весит 150 килограммов, имеет подвижные конечности и оснащен комплектом датчиков, среди которых стереокамеры и лазерный дальномер. Более подробные характеристики пока не уточняются.

На первый взгляд может показаться, что раз Atlas решили взять в качестве единого прототипа для обработки ПО других участников тендера, то он с большой вероятностью и станет победителем конкурса DRC. К тому же Boston Dymanics уже выиграла несколько тендеров Пентагона на создание различных роботов. Однако у Atlas есть по крайней мере один серьезный недостаток: робот связан проводами с источником питания, а при ликвидации ЧС ему нужна будет повышенная мобильность. При этом в условиях к тендеру указано, что робот может быть привязан проводами к источнику питания, но должен самостоятельно передвигаться по всей зоне ЧС без сопровождения человека. То есть дроиду придется самостоятельно тащить за собой источник питания, что в итоге может оказаться неприменимым на практике. Тем более что все испытания Atlas пока что проходил в помещении и на незначительном удалении от источника питания.

Рис. 2. Atlas Изображение: DARPA.

Вторым в списке конкурсантов DARPA значится дроид RoboSimian, созданный лабораторией реактивного движения NASA (NASA JPL), участвовавшей в разработке марсохода «Кьюриосити». В описании сказано, что свою внешность RoboSimian позаимствовал от обезьян, на самом же деле он больше напоминает четырехлапого паука. При этом на каждой из конечностей дроида есть своего рода «пальцы», которыми он может держать инструменты и совершать разного рода полезные действия. Характеристики робота неизвестны. Сообщается лишь, что NASA JPL выставила его в первую группу участников, то есть планирует предложить DARPA готового робота вместе с программным обеспечением. Если учитывать успешный опыт проекта «Кьюриосити», можно предположить, что у RoboSimian на тендере очень даже неплохие шансы.

Рис. 3. RoboSimian. Изображение NASA.

Космический центр имени Линдона Джонсона (Johnson Space Center) — еще одно подразделение NASA — выставил на конкурс DARPA безногого человекоподобного робота R2 (Robonaut 2). Как сказано на сайте NASA, R2 создавался специально для использования в космосе, в том числе на Международной космической станции. В космос R2 доставили в ходе последнего полета шаттла «Дискавери» в феврале 2011 года, сообщалось, ему предстояло выполнять на орбите вполне рутинную работу: фотографировать Землю, а также играть в шахматы и морской бой с экипажем. Как NASA планирует использовать безногого робота для ликвидации ЧС, не сообщается. Судя по размещенной на сайте DARPA иллюстрации, двурукому андроиду все-таки решили приделать пару нижних конечностей.

Рис. 4. R2. Изображение: DARPA.

Далее среди конкурсантов также значатся роботы, в той или иной степени напоминающие человека. Дрексельский университет (Drexel University) подготовил к конкурсу DARPA целых семь андроидов HUBO, оснащенных собственным программным обеспечением. Как видно из презентационного ролика (построенного в соответствии со сценарием испытаний DAPRA), HUBO имеет встроенный источник питания и не привязан к проводам. Благодаря своим габаритам, приближенным к человеческим, HUBO свободно помещается за рулем небольшого автомобиля-погрузчика.

На каждой руке HUBO есть по пять крепких металлических пальцев, с помощью которых он может управлять машиной, открывать двери, орудовать электроинструментом или гаечным ключом и поворачивать вентили. Кроме того, робот умеет отжиматься (как это поможет ему при ликвидации последствий ЧС, не уточняется), поднимать мячик и довольно уверенно держится на ногах. Способен ли HUBO еще и карабкаться по лестницам, в презентационном ролике не показано.

Рис. 5. HUBO. Изображение: DARPA.

Умением лазать, и не только по лестницам, но даже по канатам, может похвастаться робот-шимпанзе CHIMP, созданный группой ученых из Университета Карнеги-Меллон. Помимо четырех конечностей их робот оснащен гусеницами с резиновым покрытием (как на руках, так и на ногах), а также специальными крючками для «хватания» за перекладины лестниц. Тремя своими пальцами он ловко управляется и с инструментом, и с вентилями. Программное обеспечение андроида способно создавать трехмерную модель окружающего пространства, что помогает ему быстро найти нужные объекты, а также избежать столкновения с препятствиями. На сайте DARPA указано, что Университет Карнеги-Меллон участвует одновременно в программе А (разработка комплекса робота целиком) и В (создание только ПО).

Рис. 6. CHIMP. Фото: CMU.

Рис. 7. Еще раз CHIMP.

По схожему пути решили пойти инженеры из компании SCHAFT. Их группа разделится на три команды: одна займется созданием программного обеспечения для робота, вторая — внешним корпусом, а третья — разработкой тестовых заданий для дроида. Внешне робот от SCHAFT выглядит достаточно странно, к примеру, вместо головы у него — некое подобие комода, напичканного разными датчиками. Впрочем, внешность для андроида — не главное, да и инженеры, скорее всего, ее доработают. Технические же характеристики конкурсанта не опубликованы. Но зато на YouTube есть коротенький ролик (представлен ниже), в котором робот SCHAFT исполняет несколько танцевальных па.

Рис. 8. SCHAFT Изображение: DARPA.

Два последних из представленных на сегодняшний день конкурсантов — роботы Guardian и THOR, созданные соответственно оборонной компанией Raytheon и Политехническим университетом Виргинии. Про первого из них известно немного, а точнее, практически ничего неизвестно. Сообщается лишь, что при создании Guardian специалисты Raytheon намерены использовать свой опыт по разработке экзоскелетов. С помощью такого экзоскелета (их также создают по заказу министерства обороны США) человек способен, к примеру, поднимать грузы массой до 90 килограммов. И хотя программа DRC не предполагает тягание тяжестей, наработки специалистов Raytheon вполне могут пригодиться при создании полноценного робота.

Рис. 9. Guardian. Изображение: DARPA .

Что же касается андроида THOR (Tactical Hazardous Operations Robot), то это почти готовый проект, с которым Политехнический университет Виргинии рассчитывает на победу в группе А. То есть «Тору» придется соперничать не только с «пауком» RoboSimian и безногим R2, но и с андроидами CHIMP и HUBO. Судя по описанию на сайте THOR, робот вполне может потягаться с другими конкурсантами. Его рост — 1,6 метра, а многочисленные «суставы» обеспечивают ему 34 степени свободы. Как большинство конкурентов, «Тор» не привязан к проводам и имеет внутренний источник энергии.

Рис. 10. THOR Изображение: Virginia Tech.

Кто из участников программы А окажется сильнее, станет ясно после первого этапа практических испытаний, который начнется в декабре 2013 года. Сейчас делать ставки на победу того или иного робота рановато, тем более что летом DARPA выявит наиболее сильных конкурсантов из групп В и С. Окончательного победителя конкурса DRC, судя по всему, объявят уже в 2015 году, но когда новый робот поступит на вооружение Пентагона, пока неизвестно.

Сейчас можно предположить одно: проект робота для ликвидации чрезвычайных ситуаций вряд ли будет использоваться только для мирных целей. По заказу Пентагона DARPA финансирует разработки десятков различных дроидов для нужд разведки и сил специального назначения. Появление же единого базового модуля с дистанционным управлением в будущем может пригодиться Вашингтону при создании боевых роботов. Раз представленные на конкурсе DRC дроиды могут управляться с погрузчиком и электроинструментом, вряд ли так уж трудно будет пересадить их в танк или вооружить штурмовой винтовкой. Осталось только укрепить их корпус бронированными пластинами — компьютерные чипы американские ученые уже научили регенерации.

Автор: Алексей Михалёв.