Беспилотные авто: соревнования DARPA

Все, что требуется сделать для выигрыша миллиона долларов, — это создать автомобиль, способный проехать без наличия внутри него человека дистанцию в 200 миль, от города Бэрсто (Barstow, штат Калифорния) до города Лас-Вегас. Вроде бы выглядит несложно? Однако отборочный этап соревнования на приз Агентства разработки высокотехнологичных оборонительных решений (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) показал, что на подобный подвиг способны единицы.

Отборочный этап соревнования, проходивший на калифорнийской автостраде в Фонтане (штат Калифорния), привлек внимание 25 команд из различных университетов и частных фирм. Эти команды представили множество разновидностей беспилотных колесных аппаратов, начиная с модернизированной версии автомобиля Acura SUV и заканчивая самостоятельно спроектированными картингами. Машины, выдержавшие испытание отборочного этапа, проходили в финальную часть соревнования, проведение которой было намечено на конец марта.

logo

Команды
Участвующие в соревновании команды в большинстве случаев были сформированы на базе каких-либо образовательных организаций (университеты, колледжи, старшие классы школ), хотя попадались среди них и подразделения частных компаний. В качестве спонсоров соревнующихся сторон выступали такие известные корпорации, как Shuttle, ATi, nVidia и Intel. На иллюстрациях видно, что машины, облепленные корпоративными эмблемами, могли бы дать сто очков форы любому болиду NASCAR.

Столкновение техник и технологий
Начинка, заставляющая соревнующиеся машины двигаться, может свести с ума любого поклонника современных технологий. Навигация основана на GPS, для локального маневрирования используются системы лазерного наведения, камеры визуального распознавания, сонары и радары.
Комплектующие фирм Shuttle, ATi и Intel составляют весомую часть внутренностей беспилотных автомобилей. Особенно пришлись по душе участникам компьютеры от Shuttle — из-за их компактных размеров и низкого энергопотребления. На большинстве машин стояло сразу несколько компьютеров на случай выхода их из строя во время гонки.
Большая часть программного обеспечения автомобилей была написана командами самостоятельно. При опросе большинство участников выразило согласие с тем, что наибольшей трудностью гонки является обеспечение совместной работы различных видов сенсорных устройств. К примеру, машина должна четко «знать», в каких ситуациях лучше использовать лазерный дальномер, а в каких — радар. Поскольку условия на протяжении пробега могли меняться, многие машины обладали сразу несколькими системами локального маневрирования.
Например, если облако пыли вдруг помешает корректной работе системе лазерного наведения, функции навигатора может взять на себя радар. При этом программное обеспечение, написанное спе­циалистами соревнующихся команд, должно быть достаточно «разумным», чтобы «догадаться» переключить навигацию обратно на лазеры (когда ситуация на дороге вновь изменится).
Еще одной трудностью на пути к победе являются так называемые «неощущаемые препятствия» (negative obstacles). Если кактусы, деревья, и машины противника — это вполне «зримые» препятствия, то канавы, реки и большие выбоины — неощу­щаемые. Участвующий в гонке автомобиль должен быть достаточно «умен» для того, чтобы обнаруживать и преодолевать их.
Естественно, что все это технологическое богатство, находящееся на пике прогресса, тяжело заставить трудиться совместно. Команды постоянно изымали из своих «питомцев» сгоревшие материнские платы, обуглившиеся сенсоры и разбитые коробки передач. О спокойном сне участники забыли, как о чем-то невероятном.

caltech

Финальный пробег
Трасса финального заезда состоит из участков с разными типами покрытия: асфальтовым, травяным, грунтовым. Кроме того, на пути автомобилей расположено множество препятствий, типа баррикад из покрышек, металлических ограждений, канав и припаркованных на обочине машин.
Точное описание маршрута участники гонки узнавали только за несколько часов до старта — официальные представители организаторов раздавали всем командам по компакт-диску, содержащему GPS-координаты всей трассы. Данные именно с этих компактов и были введены в компьютеры автомобилей.
Согласно правилам, после начала гонки соревнующиеся машины были полностью ограждены от любого вмешательства человека в их движение (включая управление по радио). Кроме того, машинам было запрещено преодолевать препятствия, возникающие на их пути, с помощью грубого форсирования или разрушения оных.

Правила гонки
В 6 часов утра первый беспилотный автомобиль показался на стартовой линии. Старты следующих машин происходили каждые несколько минут с таким расчетом, чтобы начальная позиция экипажа соответствовала занятому им на отборочном этапе месту. Соответственно, первым на финальную трассу вышел ставший победителем отборочного заезда автомобиль команды Carnegie Mellon. Раннее начало гонки объяснялось тем, что организаторы хотели обеспечить каждой из стартующих машин как минимум 10 часов пробега в светлое время суток.
Каждый из стартующих беспилотных экипажей ехал вслед так называемой «машине контроля», где сидели представители организаторов соревнования. Именно они могли приостановить автомобиль-участника, перезагрузив, в случае надобности, бортовые компьютеры, или вовсе выключить его и снять с соревнований (все это делалось с помощью радиоуправления). В том случае, если беспилотный экипаж не реагировал на команды, подаваемые с пульта управления, его выключали с помощью специальной кнопки «E-Stop» (которая обязана была присутствовать на шасси любого участника заезда).
К 11 часам утра почти все автомобили были обездвижены (сами или с помощью организаторов), а соревнование — отменено.

cmu

Carnegie Mellon
Беспилотный автомобиль команды Mellon Carnegie назывался Sandstorm (на фото). Это модернизированный джип Hammer, до отказа начиненный сенсорами из сканирующих лазеров, стереокамер и радаров. Все считывающие устройства хорошо защищены от колебаний во время езды, а «мозг» машины состоит из сервера на 64-битном процессоре Itanium, трех двухпроцессорных станций Xeon и восьми высокопроизводительных компьютеров. Sandstrom оказался самым дорогим агрегатом гонки — его цена равнялась $3.4 млн. Благодаря тому, что команда Mellon Carnegie заняла первое место в отборочном этапе, она считалась фаворитом финального заезда.
Sandstorm отлично стартовал, проехав в конечном итоге дальше всех. На отметке 7.4 мили его колеса увязли в песке препятствия, машина забуксовала и загорелась.

SciAutonics II
Автомобиль Avidor 2004, созданный командой SciAutonics II, также стартовал очень бодро, но, проехав 6.7 мили, врезался в насыпь и заглох.

Digital Auto Drive (DAD)
Автомобиль команды Digital Auto Drive под названием DAD вышел на трассу удивительно здорово, но был приостановлен на 6-й миле пути. Эта остановка была нужна для проезда аварийного грузовика, который эвакуировал сломавшийся Sandstorm. После перезапуска DAD не смог найти верное направление и на всей скорости помчался на толпу. Было страшно.

Virginia Tech
Один из аутсайдеров финала — беспилотный экипаж Cliff от команды Virginia Tech — не смог даже сдвинуться со стартовой отметки. Сбой в программном обеспечении заклинил тормозные колодки машины, из-за чего работающий на полную мощность двигатель задымился и автомобиль был выведен из строя.

Axion Racing
Кто сказал, что у роботов нет чувства юмора? Автомобиль команды Axion Racing под названием Spirit of Kosrae насмешил публику, начав прямо на старте выписывать полные обороты вокруг своей оси (как это делают танки). Пришлось организаторам его срочно выключать.
Команда CajunBot
Названный именем команды автомобиль CajunBot врезался в стену сразу же после старта.

Команда ENSCO
Самый впечатляющий старт получился у автомобиля DAVID от команды Ensco. Сомнительная слава тянулась за машиной еще с отборочного этапа, где DAVID умудрился перевернуться во время гонки «на спину». Нет сомнения, все ждали, что и на финале машина «отмочит» что-либо похожее. DAVID вылетел на стартовую точку, будто черт из ада, рванул вперед, виляя задней подвеской, и сломался… не проехав и сотни ярдов.

Команда CIMAR
NaviGATOR — детище команды CIMAR — проехал около половины мили прежде, чем врезался в ограждение. Я очень надеялся на успех этого автомобиля, ведь только у него сенсорный блок располагался впереди. Причем на достаточной высоте.

Команда школы Palos Verdes High School
Команда школы Palos Vedes High School так и не исправила ошибки навигационной системы у своей Doom Buggy (переделанная Acura SUV). Машина разбилась об стену сразу же после старта. Кстати, и на протяжении всей гонки отборочного этапа Doom Buggy «вело» направо, прямиком к ограждениям.

SciAutonics I и Team TerraMax
И RASCAL от команды SciAutonics I, и TerraMax от команды TerraMax — оба не отъехали далее мили от точки старта, когда им была подана команда остановки. Оба автомобиля элементарно потерялись. Меж тем, TerraMax был самой тяжелой машиной соревнований — его масса равнялась 32 тысячам фунтов (почти 13 тонн — THG.ru). Когда TerraMax стартовал, организаторы заставили репортеров отойти от ограждений на целый метр, чтобы избежать жертв в случае выхода машины из-под контроля.

Команда Golem Group
Автомобиль Golem от команды Golem Group, прежде чем сломаться, проехал 5 миль.

The Blue Team
Команда Blue Team отозвала свой GhostRider с финального забега, но захотела показать технику автобалансировки. Дело в том, что GhostRider — это беспилотный мотоцикл, который на этапе отборочных соревнований шокировал всех ­своей ужасной аварией.

Open Challenge — новое соревнование для беспилотных авто
Соревнования DARPA пройдут и в следующем году с тем же призом в миллион манящих долларов. Для тех, кто не может ждать так долго, имеется еще один подобный конкурс под названием Open Challenge. Он состоится в сентябре.
Забег на Open Challenge стартует в Лас-Вегасе и финиширует там же, проведя беспилотные автомобили через 300 миль пути. Многие известные нам по соревнованиям DARPA команды примут участие и в Open Challenge. Туда же приедут и неудачники, дис­квалифицированные на мартовских гонках.

Заключение
Как вы видели, большинство беспилотных автомобилей было выведено из строя после столкновения с препятствиями. Наверное, в будущих соревнованиях команды задумаются над тем, чтобы придать своим машинам большую «непробиваемость». Нет сомнений и в том, что команды извлекут из случившегося урок и исправят сенсоры и программы своих детищ.
Агентство DARPA всеми силами приближает тот день, когда беспилотные машины пойдут в бой и начнут перевозить грузы и пассажиров. Интерес к этому со стороны коммерческих структур очевиден. Или нам не нужны роботы-грузовики? роботы-автобусы?
Пока лучший из лучших, Sandstorm, проехал 7.4 мили. В следующий раз он сможет проехать 50 миль. Команды будут работать над своими машинами, покуда те не поедут так, как надо, и туда, куда надо. Неважно, будет ли это на соревнованиях Open Challenge или новом Grand Challenge под эгидой DARPA, но беспилотный экипаж пересечет пустыню.
По материалам сайтов Tom's Hardware Guide и Tom's Hardware Guide Russia


Рекомендуем почитать: