Hvorfor robotter og mennesker kæmpede med DARPAs udfordring

Når nogle af verdens mest avancerede redningsrobotter ikke bliver forvirret af intet mere komplekst end et dørhåndtag, får du en god fornemmelse af udfordringen med at gøre vores hjem og arbejdspladser mere automatiserede.

En robot betjent af et team fra Florida Institute of Human and Machine Cognition (IHMC) køler om, mens den krydser ujævnt terræn.

Ved DARPA Robotics Challenge , en konkurrence afholdt i weekenden i Californien, gjorde to dusin ekstremt sofistikerede robotter deres bedste for at udføre en række opgaver på en udendørs bane, herunder at dreje en ventil, klatre nogle trin og åbne en dør (se En transformer vinder DARPAs $2 millioner Robotics Challenge). Selvom et par robotter formåede at gennemføre kurset, greb andre den tynde luft, gik ind i vægge eller væltede simpelthen, som om de var overvundet af den rene umulighed af det hele. Samtidig kan menneskelige controlleres indsats for at hjælpe robotterne gennem deres opgaver give fingerpeg om, hvordan menneske-maskine-samarbejde kan implementeres i forskellige andre indstillinger.

Jeg tror, ​​det her er en mulighed for alle at se, hvor hård robotteknologi virkelig er, siger Mark Raibert, grundlægger af Boston Dynamics , nu ejet af Google, som producerede en ekstremt sofistikeret humanoid robot kaldet Atlas (se 10 Breakthrough Technologies 2014: Agile Robots). Flere hold involveret i DARPA Robotics Challenge brugte Atlas-robotter til at deltage. Andre hold medbragte robotter, de havde bygget fra bunden.

Til venstre: Robotten, der tilhører MITs team, kører på en vogn mod forhindringsbanen.

Øverst: Vinderrobotten, DRC-Hubo fra Sydkorea, gør klar til at dreje en ventil.

Øverst nederst: Medlemmer af team MIT.

Atlas kan balancere dynamisk, hvilket betyder, at den kan gå i et hurtigt tempo eller forblive balanceret på ét ben, selv når den får et skub. Alligevel viste stabiliteten sig vanskelig for tobenede robotter ved DARPA-udfordringen under manøvrer som at gå hen over sand, skride hen over bunker af murbrokker og komme ud af en bil. Flere af de hold, der brugte Atlas, så deres robotter komme styrtende til jorden under konkurrencen.

Den måde, hvorpå mange robotter kæmpede for at gribe objekter og bruge dem korrekt, fremhævede også vanskelighederne med at perfektionere maskinsyn og manipulation. At samle en elektrisk boremaskine op og bruge den til at skære et hul i en væg viste sig at være særligt udfordrende for de fleste af robotterne. T Robotsensorer kæmper for at se figurer nøjagtigt i den slags variabel belysning, der findes udenfor, og robothænder eller gribere mangler det sarte, eftergivende berøring af menneskelige cifre.

Ovenfor: JPLs Robosimian skærer ind i en væg ved hjælp af et elværktøj.

Til højre: Chimp, en robot fra Carnegie Mellon University, gør det samme.

Robotterne, der var involveret i begivenheden, handlede ikke altid autonomt (selvom det var svært for tilskuere at vide, hvornår de var). Udfordringen var designet til at simulere de forhold, som en telebetjent robot står over for, der kommer ind i et atomkraftværk, så kommunikationen blev droslet for at simulere radiointerferens. Selvom dette tilskyndede teams til at give deres maskiner en vis autonomi, var det ofte muligt for en menneskelig controller at træde til, når tingene gik galt.

Holdene involveret i konkurrencen brugte forskellige niveauer af autonomi. Holdet fra MIT lavede for eksempel deres Atlas-robot, kaldet Helios, i stand til at agere meget selvstændigt. Teamets menneskelige operatører kunne for eksempel pege på et område, der kunne indeholde en løftestang, og lade robotten planlægge og udføre sit eget handlingsforløb. De kunne dog også tage mere direkte kontrol, hvis det skulle være nødvendigt.

I modsætning, Team Nimbro fra universitetet i Bonn, i Tyskland, valgte mere direkte kontrol, med ni forskellige personer, der styrer robotten under forskellige opgaver (på et tidspunkt tog et teammedlem et Oculus Rift virtual reality-headset på og brugte et gestus-tracking-system til at styre robotten) . Team Nimbro sluttede på fjerdepladsen med syv ud af otte point, mens holdet fra MIT sluttede på syvendepladsen med samme antal point, men en langsommere tid.

De hold, der klarede sig bedst i udfordringen, så ud til at have taget en særlig omhyggelig tilgang til at blande robot og menneskelige evner. I So Kweon , hovedefterforsker for sensorsystemet i DRC-Hubo, vinderrobotten, fra KAIST, et forskningsuniversitet i Korea, nævnte menneske-robot-samarbejde som nøglen til hans teams succes. Disse opgaver kræver en god kombination af menneskelig drift og [robottens] genkendelse og forståelse af miljøet, sagde Kweon. Vi arbejdede meget hårdt for at skabe en god balance mellem de to komponenter.

Til venstre: Chimpanse rejser sig på bagsporene.

Til højre: IHMC's robot gør et gennembrud på vægboringsudfordringen.

Holdet, der sluttede på andenpladsen, fra Florida Institute of Human and Machine Cognition , brugte en glidende automatiseringsskala, der tillod et menneske at tage flere beslutninger og kontrollere, om dets robot virkede lamslået, eller hvis en simulering antydede, at robotten ville løbe ind i problemer ved at følge sin egen kurs. Sådanne tilgange kan blive vigtigere, efterhånden som flere kollaborative robotter introduceres i omgivelser som fabrikker.

Holdet fra Carnegie Mellon University, som sluttede på tredjepladsen med otte point, fulgte en lignende tilgang, ifølge holdleder Tony Stentz . Det virkelige fremskridt her er robotterne og menneskene, der arbejder sammen for at gøre noget, sagde Stentz. Robotten gør, hvad robotten er god til, og mennesket gør, hvad mennesket er godt til.

Gill Pratt , DARPA-programlederen, der organiserede Robotics Challenge, sagde, at det var vigtigt at indse, at niveauet af automatisering i de konkurrerende robotter stadig var ret begrænset, selvom deres handlinger nogle gange virkede uhyggeligt naturlige. Disse ting er utroligt dumme, sagde han. De er for det meste bare dukker.

skjule