麻省理工学院的团队在国际DARPA机器人挑战赛中排名第六

经过三年，两个月和65万行代码，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的一组研究人员自豪地将他们的人形机器人置于一个被数千名观众包围的运动场中。他们距离在许多人称之为“机器人奥运会”的国际比赛中赢得200万美元大奖只有一步之遥。

当然，最后一步是一个相当大的步骤：获得一个6英尺2英寸，400磅重的人形机器人打开一扇门，旋转阀门，打开电动工具，在墙上钻一个洞，爬楼梯，争夺在煤渣块上，开车 - 所有这一切都在一小时的时间内完成。

“毫无疑问，这是我们任何人都做过的最雄心勃勃的项目，”CSAIL首席研究员Russ Tedrake教授说，他领导了该团队在6月5日举行的DARPA机器人挑战赛(DRC)决赛中的努力。-6在加利福尼亚州波莫纳的Fairplex。“从感知到运动规划到操纵，挑战的广度和深度迫使我们创造性地思考，灵活地进行计划 - 并偶尔睡觉。”

CSAIL团队距离赢得比赛仅仅几英寸，最终在25支球队中获得第六名。五角大楼赞助的活动旨在开发移动机器人，以便在救灾情况下执行有用的任务，并受到2011年福岛核灾难的启发。

对于决赛，研究人员必须对他们的机器人进行编程，以完成与2013年12月试验相同的八项任务，但没有安全系绳，电源线或一致的通信链路。

定期网络停电，旨在模拟紧急情况，使自我意识的麻省理工学院团队受益匪浅：对于大多数任务，他们的研究人员已经规划了高级别的行动，这些行动被划分为较小的“块”，机器人随后根据现有的模板。

“当你有30至45秒的停机时，如果你想避免浪费宝贵的时间，那么能够连续行动至关重要，”CSAIL博士后人员Scott Kuindersma说道，他曾担任麻省理工学院的计划和控制负责人。

每个团队有两次机会尽快完成任务。在麻省理工学院的第一次运行中，该团队的波士顿动力公司制造的阿特拉斯机器人在驾驶任务后打破了右臂试图下车。尽管遭遇了这一挫折，但该团队还是通过编程机器人完成剩下的所有剩余任务，完成了八分中的七分。

在球队的第二次比赛中，阿特拉斯在前三个任务中比任何其他球队都更快地进行了冲刺，并且在钻探任务上取得了非常强劲的进展，直到钻探从墙上滑落，导致另一次泄漏并结束球队首先完成任务的机会。

“从断臂上恢复是我的一个亮点，”Kuindersma说。“这是对我们软件的适应性及其背后令人惊叹的人的无计划的证明。”

在活动开始之前的几个月里，研究人员记录了超过20个小时的日子，在剑桥奥尔巴尼街的一个小用途仓库的紧凑区域劳作，手工编码数百种用于运动规划，感知的复杂算法，和控制。

最终产品是一个综合的软件系统，它收集有关机器人周围环境的大量数据，以了解其位置，创建运动计划，并计算其28个不同的关节如何移动以执行不同的操作。

研究人员为机器人的许多微动作中的每一个都开发了算法，包括采取足迹，避免碰撞，在网络中断期间执行，并保持平衡，使得它可以站在一只脚上，同时离开 5英尺 -广泛的实用车辆。

与将机器人逐渐向目标移动的流行方法相比，麻省理工学院的团队选择采用一种称为“全身运动规划”的方法，该方法可以提前解决整个动作。

“当你在一个充满不确定性的环境中工作时，编程一个机器人慢慢推向一个目标可能意味着当新的障碍物出现时卡住了，”CSAIL博士生AndrésValenzuela说。“通过我们的方法，我们可以非常自信地完成我们计划执行的任务。”

也就是说，在整个过程中，团队经历了不止一切的打嗝。在最后一场比赛前一周，Atlas的一些腿部关节开始磨损，迫使研究人员将其运动校准得更加保守。几个月前，它从一个煤渣块上掉下来，剪断了整个右臂。

“我们倾向于忽视这样一个事实：作为人类，我们的系统经过数十年的训练才能完成这些行动，”巴伦苏埃拉说。“难怪机器人在三年后完成同样的任务是如此困难。”

许多竞争对手都是拥有专职全职员工的行业公司，麻省理工学院的团队包括一名教授，一名研究科学家，一些博士后，以及十几名现任和前任研究生。“一个错误的举动意味着我们的结束，”Tedrake抬起眉毛说道。“更不用说，一个200万美元的错误。”(幸运的是，麻省理工学院的两次跌倒并没有对昂贵的机器人造成任何严重损害。)

之前的DARPA竞赛经常刺激学术界和工业界的重大创新：自DARPA 2007年城市挑战赛以来，谷歌，优步和苹果等公司已开始大量投资无人驾驶汽车。同样，Tedrake将DRC视为一个引爆点，将激励更多研究人员开发能够帮助人类完成危险任务的机器人。

“这不再是我们是否会生活在一个充满有用机器人的世界中的问题，”Tedrake说。“真正的问题是这个时间到来有多快。

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