Úspěch Robotiků z FEL ČVUT na světové soutěži DARPA Subterranean Challeng

Ve dnech 18. až 27. února 2020 proběhlo v USA další kolo prestižní robotické soutěže DARPA Subterranean Challenge. Účastníci okruhu Urban Circuit se sešli v podzemí nedostavěné jaderné elektrárny u města Olympia, stát Washington, kde jejich autonomní roboty hledaly schované předměty a čelily nástrahám spletitých prostor železobetonového bludiště pod zemským povrchem. Vědci a studenti z katedry kybernetiky a katedry počítačů Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze soutěžící pod vlajkou týmu CTU-CRAS-NORLAB (Czech Technical University  -  Center for Robotics and Autonomous Systems - Northern Robotics Laboratory) obsadili první pozici v kategorii týmů, které nebyly financovány z projektu Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), a v celkovém pořadí dosáhli 3. místa.

Prestižní soutěž DARPA Subterranean Challengeorganizovaná americkou Agenturou ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty (DARPA) má za cíl testovat systémy autonomních robotů, které spolu bez lidské asistence vzájemně spolupracují a dovedou prozkoumávat místa, kam by se člověk z bezpečnostních a jiných důvodů nemohl dostat. První kolo se odehrálo v srpnu tohoto roku v uhelných dolech v Pittsburghu, nyní se soutěžící podívali do podzemí industriálního komplexu a třetí kolo proběhne v jeskyních již toto léto. Velké finále kombinující všechny předchozí výzvy soutěže je naplánováno na srpen 2021. Ve všech kolech soutěže Subterranean Challenge DARPA věrně simuluje náročné podmínky způsobené přírodní katastrofou nebo průmyslovou havárií, a iniciuje rozvoj pokročilých technologií, které jsou zde testovány. Průlom lze očekávat např. v oblasti nasazení autonomních robotů při záchranných operacích.

Soutěžní týmy z předních světových univerzit měly za úkol nasadit autonomní systémy v podzemní prostředí, zmapovat ho a odhalit všechny ukryté artefakty. Je nutné objekt najít, správně rozpoznat typ a umístit ho do 3D mapy s požadovanou přesností.

Doc. Tomáš Svoboda, vedoucí týmu CTU-CRAS-NORLAB a vedoucí katedry kybernetiky Fakulty elektrotechnické ČVUT říká:

„Důležitou součástí soutěže je omezený čas na start robotické mise. Zjednodušeně řečeno, roboty a celý systém musí fungovat napoprvé. Není čas na postupné opravy a řešení chyb při spouštění robotů. Soutěžní úloha je natolik veliká a komplexní, že vyžaduje souhru mnoha komponent včetně autonomní explorace, vykonání plánu robotického pohybu, výpočet přesné 3D mapy, a nalezení objektů. Právě vyvážená souhra mnoha software a hardware komponent byla klíčem pro úspěch týmu CTU-CRAS-NORLAB. Požadavky soutěže záměrně převyšovaly možnosti současných robotických systémů a otevřely nové výzkumné otázky v multirobotické exploraci. Byl to pro mne osobně velký zážitek být součástí týmu tolika chytrých studentů, jako bych se znovu ocitl v době mého PhD studia.“

Tým CTU-CRAS-NORLAB, který vedle vědců Fakulty elektrotechnické ČVUT tvoří ještě spolupracovníci z Northern Robotics Laboratory (NORLAB) kanadské univerzity Laval, obstál v konkurenci nejlepších světových robotických pracovišť CMU, OSU, JPL, MIT, ETH, CSIRO, UCB, CalTech, KAIST. Za svůj výkon si odnesl výhru ve výši 500 000 amerických dolarů. Kromě finanční odměny, která je pro všechny týmy značnou motivací, si všichni ze soutěže odnášejí především cenné zkušenosti a nasbíraná data. Ty jim pomohou zdokonalit stávající technologii pro účely dalších soutěžních kol i navazujícího výzkumu.

Prof. Jan Faigl, vedoucí laboratoře výpočetní robotiky v Centru umělé inteligence katedry počítačů Fakulty elektrotechnické ČVUT doplňuje:

„V tomto soutěžním kole bylo nutné se vypořádat s rozlehlým prostředím rozkládajícím se na několika patrech. Podařilo se nasadit všechny naše roboty, kolové, pásové i kráčející, které dále doplnila dvojice dronů. Roboty současně prozkoumávaly různé části prostředí a zároveň vytvářely nezbytnou komunikační infrastrukturu pro posílání informace o nalezených objektech. Rozlehlost a komplexnost prostředí byla jedna z největších výzev. Těší nás, že se týmu podařilo úspěšně ověřit vyvíjené multi-kanálové komunikační řešení, které se ukázalo spolu s režimy autonomního řízení jako velmi užitečné.“

Jedinečným zážitkem je celá akce také pro studenty, kteří se již během svého bakalářského nebo magisterského studia dostanou k takto atraktivní soutěži světového formátu.

Bc. Jiří Kubík, student magisterského studijního programu Otevřená informatika Fakulty elektrotechnické  ČVUT uvádí:

„Jedinečná příležitost, jak v rámci studia Otevřené informatiky (OI) zažít nasazení robotů ve skutečné misi! Hodně mi dalo možnost pracovat v sehraném týmu. Velkou výzvou bylo čelit pracovnímu nasazení pod velkým stresem. Zároveň jsem měl možnost prohloubit si znalosti ROSu (Robot Operating System), se kterým jsem se seznámil v předmětu Umělá inteligence v robotice (UIR). Na Subterranean Challenge pak vidím jeho nasazení v reálných podmínkách.“

Bc. Tomáš Rouček, student magisterského studijního programu Kybernetika a robotika Fakulty elektrotechnické  ČVUT:

„Nikdy bych si ani nepomyslel, že bych se někdy mohl účastnit něčeho takového, jako je soutěž DARPA. Největší výzvou bylo reagovat na nové požadavky a jejich naprogramování v rámci komplexního multi-robotického systému. To mi zároveň umožnilo zvládnout problematiku agilních metod vývoje a implementace.“

Tiskové materiály FEL ČVUT