Робособаки в подземелье: невероятные беспилотные машины в финале соревнований DARPA
Осенью 2021 года прошел финальный этап соревнований между командами машин, способных самостоятельно обследовать темные и опасные подземелья — тоннели, подвалы, пещеры.
Ворота распахнуты, широкий черный лаз, мрачный и негостеприимный, ведет под землю. Заброшенные шахты на окраине Луисвилля – самое большое рукотворное сооружение во всем штате Кентукки – уходят на глубину до 30 м, образуя лабиринт общей площадью около 370 тыс. кв. м. С конца 1980-х, когда здесь прекратилась добыча известняка, в тоннелях Mega Cavern располагаются коммерческие склады и даже офисы, – хотя большая часть их отдана туристам, любителям скалолазания и спелеологии. Но в сентябре 2021 года проход временно закрыли и для них: в тревожную темноту подземелья пускали только роботов.
Для автономных машин такая обстановка едва ли не самая сложная. Под землей невозможно ориентироваться по сигналам спутниковой навигации, радиосвязь действует лишь на очень ограниченной дистанции. В полутемных и влажных тоннелях полно препятствий и угроз. Обломки камней и мусор, неожиданные провалы, лестницы, узкие лазы – при этом ни карты, ни контакта с поверхностью у роботов нет.
Машинам дается ограниченное время на то, чтобы разобраться в лабиринте и найти спрятанные артефакты, передав на базу информацию об их местонахождении. Артефакты имитируют основные цели, которые чаще всего приходится отыскивать в подземельях: заваленных людей, отдельных выживших и их вещи, источники утечки газа. Соревнования DARPA Subterranean Challenge (SubT) ориентированы на создание полностью автономных систем, которые возьмут на себя эти задачи, заменив спасателей и военных при работе в таких опасных условиях.
Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) запустило международный конкурс еще несколько лет назад, и к осени 2021-го десять лучших команд добрались до финального спуска в темноту.
Тоннели
Поверхность Земли тут и там пронизана системами пещер разной глубины, некоторые из них тянутся на многие сотни метров. Ниже городских дорог и зданий проложены многокилометровые лабиринты искусственных тоннелей, практически у каждого дома есть подвал. Эти подземелья не всегда картографированы, и в случае чрезвычайной ситуации приходится действовать вслепую. Составление подобных карт – дело опасное и трудоемкое, но передать его роботам пока не удается. Чтобы хоть частично автоматизировать процесс, поначалу использовали груженные камерами и лазерными дальномерами (лидарами) тележки, которые толкали перед собой люди.
Впоследствии появились дистанционно управляемые машины, с помощью которых инженеры смогли картографировать некоторые заброшенные шахты, а спасатели разыскивали пострадавших под завалами. Однако операторы с трудом ориентируются по картинке с камер, работая медленно и не всегда точно. Для настоящей скорости и эффективности роботы должны действовать самостоятельно, причем группами. Ни один из них не сможет справиться со всеми вызовами подземелья: там, где колесная платформа упрется в лестницу, беспилотник легко поднимется и осмотрит соседние этажи.