Talento

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

Se os robôs estãoexplorando cavernas em outros planetas ou áreas de desastre aqui na Terra, eles precisam ser auta´nomos; 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
Roba´s no portão. Os robôs da equipe CoSTAR ficam a  disposição de
um dos cursos subterra¢neos, preparando-se para explorar.

O Desafio Subterra¢neo testa esse tipo de tecnologia de ponta. Quarta-feira concluiu o segundo circuito deste concurso, patrocinado pela Agência de Projetos de Pesquisa Avana§ada de Defesa (DARPA). A equipe de alto escala£o foi o CoSTAR (Roba´s Resilientes Auta´nomos Subterra¢neos Colaborativos), composto por 60 engenheiros do campus de Caltech e pelo JPL, MIT, Instituto Avana§ado de Ciência e Tecnologia da Coranãia (KAIST) e Universidade Lulea de Tecnologia da Suanãcia. Caltech gerencia o JPL para a NASA.

A competição édividida em quatro concursos, distribua­dos em três anos, nos quais as equipes programam seus robôs para navegar em um complexo percurso subterra¢neo. 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 édesenvolver um software para nossos robôs que lhes permita decidir como proceder quando enfrentarem novas surpresas", diz Ali Agha, tecna³logo em roba³tica da JPL, lider da equipe do CoSTAR. "Os robôs são altamente auta´nomos e, na maioria das vezes, precisam tomar decisaµes sem intervenção humana".

O CoSTAR possui um amplo esta¡bulo de robôs que podem rolar, andar ou voar, dependendo do que encontrarem. Muitos dos robôs foram construa­dos ou testados no Centro de Sistemas e Tecnologias Auta´nomos da Caltech (CAST) , um centro de pesquisa lana§ado em 2017 para unir engenheiros e cientistas do campus e da JPL para criar a próxima geração de sistemas auta´nomos e avana§ar nos campos do drone pesquisa, exploração auta´noma e sistemas de inspiração biológica.

Amedida que os robôs do CoSTAR exploram um novo Espaço, eles constroem um mapa 3D do ambiente subterra¢neo e enviam de volta as informações e os mapas reunidos para o servidor de pontuação nasuperfÍcie. 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 quadraºpedes robóticos do Boston Dynamics, conhecidos como "Spots".

"Um dos dois cursos que tivemos que executar tinha vários na­veis, por isso foi a³timo que os robôs do Boston Dynamics fossem fanta¡sticos nas escadas", diz Joel Burdick, Richard L. e Dorothy M. Hayman, professor de engenharia meca¢nica e bioengenharia e JPL. cientista pesquisador e lider 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 obsta¡culos para os robôs navegarem após o hora¡rio escolar. Foi uma prática crucial para a equipe, que são tem os robôs desde janeiro. "Na³s realmente devemos uma gratida£o a  Elma High School", diz Burdick.

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

Na entrada do curso, esses aventureiros robóticos estãoem contato de ra¡dio com um aºnico supervisor humano, derrubando nosde comunicação, uma espanãcie de repetidor sem fio que estende seu alcance. Uma vez fora do contato, cabe a cada roba´ decidir se deve prosseguir ou voltar atrás para atualizar sua equipe. Os robôs também precisam contar com outros robôs para acessar diferentes na­veis do curso. Por exemplo, um roba´ com rodas pode solicitar que um roba´ 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 dia³xido de carbono e uma ventilação de ar quente. Cada "descoberta" vale um ponto, com um total de 20 pontos dispona­veis.

Apa³s a primeira execução em cada um dos cursos, o CoSTAR criou mapas extensos, mas não havia encontrado o suficiente para assumir a liderana§a.

"Ta­nhamos a³timos 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 pra³ximos dois dias em uma hackathon gigante, explorando o software que permite que ca¢meras, Wi-Fi e sensores de CO 2 descubram artefatos".

A equipe tirou longas noites, mas no final valeu a pena. Bouman diz: "Foi uma questãode 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 possa­veis (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 pra³ximo circuito no Subterranean Challenge serádefinido em uma rede de cavernas naturais não revelada em agosto deste ano. Um circuito final que combina taºneis artificiais, ambientes urbanos e cavernas naturais ocorrera¡ em agosto de 2021. As equipes que competem nesse evento final tem a oportunidade de ganhar atéUS $ 2 milhões em financiamento da DARPA.

 

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