地下大約一個故事，在博爾德縣一個未公開的位置，接近十幾名工程師在一系列公用事業(yè)隧道中上下顛簸。公用事業(yè)隧道是一個由管道組成的走廊網(wǎng)絡，只用零星的燈泡點亮。

學生和教職員工今天早上來到這個塵土飛揚的環(huán)境，做了一些他們在地面上做不到的事情：測試一支無人駕駛汽車或無人機。這些被稱為“愛斯基摩人”的機器人高幾英尺，看起來像是當您乘坐裝有Humvee的無線電遙控車時會得到什么。

它們將很快成為CU Boulder努力實現(xiàn)新的探索壯舉的一部分。

這是因為這些工程師是“ 地下挑戰(zhàn)賽”的參賽者，該挑戰(zhàn)賽是美國國防高級研究計劃局(DARPA)發(fā)起的一項高風險競賽。在三年的時間里，來自世界各地的研究人員團隊將相互競爭，將他們的機器人知識推向極限-設計能夠像這樣的機器人在地下環(huán)境中航行的車輛。

保羅·M·拉迪(Paul M. Rady)機械工程系的教授肖恩·漢伯特(Sean Humbert)領導著CU博爾德分隊，這是挑戰(zhàn)賽中六支獲資助的團隊之一。這項耗資450萬美元的合作被稱為“多主體自治與基于雷達的勘測本地化(MARBLE)”，還包括來自CU Denver和馬薩諸塞州科學系統(tǒng)公司的工程師。

洪伯特希望他的研究小組開發(fā)的技術有一天會導致滾動或飛行的無人駕駛飛機沖刷世界各地的山洞或坍塌的地鐵隧道，并找到被困在其中的人類幸存者。

但是首先，他和他的同事將需要通過DARPA設計的三項艱苦測試和一項決賽。

他們已經(jīng)完成了一項測試，即在賓夕法尼亞州的一個舊煤礦中進行的搜救行動。他們的下一次審判將在本月晚些時候進行，并將把他們帶到華盛頓奧林匹亞附近一個廢棄的研究機構。

亨伯特說：“看到我們所有出色的學生在現(xiàn)場實時進行故障排除和解決問題，真是令人印象深刻。” “該計劃肯定會帶來一些突破性的科學和工程產(chǎn)品，但我認為，持久的貢獻將是下一代現(xiàn)場機器人專家。”

嚴酷的世界

這些現(xiàn)場機器人專家中的一些人現(xiàn)在聚集在公用設施隧道中。

CU Boulder團隊在該區(qū)域的一個角落建立了各種運營中心，并配有折疊桌和幾臺計算機顯示器。

“我們已經(jīng)習慣于坐在塵土中了，” 計算機科學系的研究生Michael Ohradzansky說。

他和他的隊友在計算機中鍵入了一系列命令，附近的赫斯基(Husky)栩栩如生。它開始從連接的走廊上滾下來，躲開各個角度伸出的管道。不久，機器人消失在彎道周圍，使它后面的空間變暗。

“所有這些都是對自主性的考驗，”計算機科學助理教授，大理石團隊成員Christoffer Heckman說。

一旦研究人員按下按鈕，他們的機器人車輛必須能夠協(xié)同工作以執(zhí)行搜索-所有這些操作都無需人工幫助。

那就是事情變得棘手的地方。

“地下環(huán)境非常惡劣，”赫克曼說。他們沒有很好的照明。它們可能充滿氣體和煙霧。他們可能非常泥濘或潮濕。”

換句話說，無人駕駛汽車在地下深處所面臨的挑戰(zhàn)與在實驗室甚至在城市街道上所面臨的挑戰(zhàn)不同。

發(fā)揮視覺效果：為了在這樣的環(huán)境中進行觀察，Heckman和他的同事正在設計機器人，這些機器人可以使用三種不同類型的傳感器查看周圍的環(huán)境。它們包括傳統(tǒng)的照相機，雷達和稱為光檢測和測距(LIDAR)的基于激光的系統(tǒng)。

映射也是一個大問題。赫克曼解釋說，該團隊的無人機將無法使用地下領域的GPS。這意味著他們將不得不進入一個全新的環(huán)境，勾勒出其曲折，甚至與其他機器人獨自交易地圖。

赫克曼說：“當我們進入建筑物時，人類會自動在他們的腦海中繪制3D地圖。” “這可以告訴您樓梯在哪里，電梯井在哪里。這些就是我們希望我們的自動駕駛汽車從某個區(qū)域帶走的功能。”

乘飛機

當該小組于2019年8月前往賓夕法尼亞州的礦山時，他們面臨著種種障礙。

在活動開始之前，DARPA在整個舞臺上隱藏了一系列物體，如實物大小的假人，紅色背包和手機。為了獲得分數(shù)，大理石隊將一批愛斯基摩犬放到了地雷中，使無人駕駛飛機可以找出并確定那些復活節(jié)彩蛋的位置。

“一旦看到一個對象，我們就可以反算它相對于起始門的位置，”計算機科學專業(yè)的研究生Michael Miles說。

邁爾斯說，當他們的一只愛斯基摩犬陷入大約一英尺的泥濘中時，他們就錯過了進入前三名的機會。

但是他和他的同事們迫不及待地想爭取下一次機會，該機會將于2月18日在華盛頓州拉開帷幕。第三個挑戰(zhàn)定于2020年8月，并在此后一年進行最終測試。

這個月，研究人員的機器人將不得不探索幾層而不是一層，迫使他們爬上樓梯并掃描高聳的心房以尋找丟失的假人。

為了使他們能夠做到這一點，邁爾斯和他的團隊成員已經(jīng)將他們的幾架“愛斯基摩人”改裝為“航空母艦”。這些機器人將把飛行的四旋翼飛機拖入比賽場地的深處，然后發(fā)射這些無人機來探究滾動車輛無法到達的地方。

邁爾斯說：“對于這項挑戰(zhàn)，我感覺很好。” “在準備工作中，我們將每周工作70個小時，但我認為我們從上次中學到了很多東西。”

研究生Ohradzansky補充說，漫長的日子值得。他說，該項目使他和他的團隊成員有機會做一些大學機器人研究人員從未做過的事情-在真實且非?；靵y的世界中測試他們的創(chuàng)作。

他說：“許多研究人員傾向于停留在仿真領域，并且一切在仿真中都可以完美完成。” “與此真正不同的是，我們實際上是涉足這一領域，這是您面臨全新挑戰(zhàn)的地方。”

CU Boulder MARBLE團隊的成員還包括Ann和HJ Smead航空航天工程科學系的教授Eric Frew 。CU Denver團隊成員包括Mark Golkowski，Ron Rorrer，Jae-Do Park和Vijay Harid。