Talento

Equipe CoSTAR fica em primeiro lugar na competição de robôs subterrâneos
Uma equipe incluindo pesquisadores da Caltech do campus e JPL recebeu as principais honras no Desafio Subterrâneo da DARPA
Por Robert Perkins - 04/03/2020

Se os robôs estão explorando cavernas em outros planetas ou áreas de desastre aqui na Terra, eles precisam ser autônomos; ou seja, eles precisam ser capazes de navegar em um local e procurar objetos de interesse sem acesso a GPS ou orientação humana.

Crédito: Cortesia da equipe CoSTAR
Robôs no portão. Os robôs da equipe CoSTAR ficam à disposição de
um dos cursos subterrâneos, preparando-se para explorar.

O Desafio Subterrâneo testa esse tipo de tecnologia de ponta. Quarta-feira concluiu o segundo circuito deste concurso, patrocinado pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA). A equipe de alto escalão foi o CoSTAR (Robôs Resilientes Autônomos Subterrâneos Colaborativos), composto por 60 engenheiros do campus de Caltech e pelo JPL, MIT, Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coréia (KAIST) e Universidade Lulea de Tecnologia da Suécia. Caltech gerencia o JPL para a NASA.

A competição é dividida em quatro concursos, distribuídos em três anos, nos quais as equipes programam seus robôs para navegar em um complexo percurso subterrâneo. O primeiro concurso , realizado em agosto passado, ocorreu em uma mina feita pelo homem. Para o concurso mais recente, chamado de Urban Circuit, as equipes competiram entre si em uma usina inacabada em Elma, Washington.

"O objetivo é desenvolver um software para nossos robôs que lhes permita decidir como proceder quando enfrentarem novas surpresas", diz Ali Agha, tecnólogo em robótica da JPL, líder da equipe do CoSTAR. "Os robôs são altamente autônomos e, na maioria das vezes, precisam tomar decisões sem intervenção humana".

O CoSTAR possui um amplo estábulo de robôs que podem rolar, andar ou voar, dependendo do que encontrarem. Muitos dos robôs foram construídos ou testados no Centro de Sistemas e Tecnologias Autônomos da Caltech (CAST) , um centro de pesquisa lançado em 2017 para unir engenheiros e cientistas do campus e da JPL para criar a próxima geração de sistemas autônomos e avançar nos campos do drone pesquisa, exploração autônoma e sistemas de inspiração biológica.

À medida que os robôs do CoSTAR exploram um novo espaço, eles constroem um mapa 3D do ambiente subterrâneo e enviam de volta as informações e os mapas reunidos para o servidor de pontuação na superfície. Outros robôs podem ser enviados dependendo do que o primeiro descobrir ao longo do caminho. Em Elma, a equipe acabou implantando apenas dois tipos de robôs: robôs de quatro rodas, conhecidos como "Huskies", e dois quadrúpedes robóticos do Boston Dynamics, conhecidos como "Spots".

"Um dos dois cursos que tivemos que executar tinha vários níveis, por isso foi ótimo que os robôs do Boston Dynamics fossem fantásticos nas escadas", diz Joel Burdick, Richard L. e Dorothy M. Hayman, professor de engenharia mecânica e bioengenharia e JPL. cientista pesquisador e líder da seção de campus da equipe do CoSTAR em Caltech.

Na semana que antecedeu a competição, o CoSTAR testou seus robôs na vizinha Elma High School, criando obstáculos para os robôs navegarem após o horário escolar. Foi uma prática crucial para a equipe, que só tem os robôs desde janeiro. "Nós realmente devemos uma gratidão à Elma High School", diz Burdick.

Crédito: Cortesia da equipe CoSTAR
"Spot" do Boston Dynamics. Um robô quadrúpede do Boston
Dynamics pratica a navegação pela Elma High School.

Na entrada do curso, esses aventureiros robóticos estão em contato de rádio com um único supervisor humano, derrubando nós de comunicação, uma espécie de repetidor sem fio que estende seu alcance. Uma vez fora do contato, cabe a cada robô decidir se deve prosseguir ou voltar atrás para atualizar sua equipe. Os robôs também precisam contar com outros robôs para acessar diferentes níveis do curso. Por exemplo, um robô com rodas pode solicitar que um robô com pernas continue o curso além de um lance de escadas.

A equipe teve duas tentativas de uma hora para explorar dois percursos diferentes - quatro ao todo. Durante uma corrida, seu objetivo era criar um mapa o mais detalhado possível, encontrando e localizando objetos de interesse predeterminados. Todos os circuitos incluem itens como um manequim quente que simula um sobrevivente de um desastre humano ou um celular perdido com um sinal Wi-Fi. Este curso em particular também incluiu um vazamento de dióxido de carbono e uma ventilação de ar quente. Cada "descoberta" vale um ponto, com um total de 20 pontos disponíveis.

Após a primeira execução em cada um dos cursos, o CoSTAR criou mapas extensos, mas não havia encontrado o suficiente para assumir a liderança.

"Tínhamos ótimos mapas, mas apenas quatro achados em um curso e cinco no outro", diz Amanda Bouman, estudante de Caltech, que fazia parte da "tripulação" de dez pessoas que supervisionava cada uma das corridas. "Então, passamos os próximos dois dias em uma hackathon gigante, explorando o software que permite que câmeras, Wi-Fi e sensores de CO 2 descubram artefatos".

A equipe tirou longas noites, mas no final valeu a pena. Bouman diz: "Foi uma questão de morder cada vez". Basicamente, marcamos todos os nossos pontos nos últimos 20 minutos de cada corrida. "No final, o Team CoSTAR encontrou 16 dos 40 objetos possíveis (20 em cada O time número 2, com 11 pontos, foi o Explorer, que inclui a Universidade Carnegie Mellon e a Oregon State University.

O próximo circuito no Subterranean Challenge será definido em uma rede de cavernas naturais não revelada em agosto deste ano. Um circuito final que combina túneis artificiais, ambientes urbanos e cavernas naturais ocorrerá em agosto de 2021. As equipes que competem nesse evento final têm a oportunidade de ganhar até US $ 2 milhões em financiamento da DARPA.

 

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