来自 DARPA 的革命性机器人虚拟工具

国防部高级研究计划局机器人挑战赛 (DRC) 是有史以来最雄心勃勃的机器人竞赛，昨日，该竞赛取得了重要里程碑。五角大楼的研究部门公布了虚拟机器人挑战赛的结果。这是一场为期五天的资格赛，来自世界各地的 26 支队伍在几乎没有人工干预的情况下操控人形机器人完成极其困难的任务，包括拾起、连接和打开消防水管。七支队伍晋级，获得资金，并在 DRC 的下一阶段使用政府提供的机器人，即身高 5 英尺 10 英寸、重 240 磅的波士顿动力公司制造的 Atlas。

当然，需要注意的是，虚拟机器人挑战赛完全是在模拟程序中进行的。从本质上说，这是今年 12 月首次实战的试演，七支获胜队伍及其一模一样的 Atlas 机器人阵容将加入更加多样化的团队机器人大军。该组中得分最高的选手将参加最终决战，这也是定于 2014 年 12 月举行的另一场多任务障碍赛，最高奖金为 200 万美元。

但是，尽管 DRC 可能对整个机器人领域具有开创性的意义，尤其是对能够驾驭人类环境和工具的机器人的前景，这些机器人可能可以拯救我们的生命，但比赛的虚拟阶段已经产生了一种具有巨大潜力的工具。DARPA 资助的模拟软件 Gazebo 提供给每个 DRC 团队，并用于最近的这次预选赛，现在就可以使用了。任何人都可以免费下载（目前只适用于 Linux/Ubuntu，但 OSX 和 Windows 版本即将推出）。

更酷的是，你还可以下载 Atlas 的完整虚拟模型，Atlas 是地球上最先进的人形机器人之一，以及 6 月 17 日至 21 日举行的最近活动中使用的确切竞技场和挑战。这些团队可以接触到的一切，以及他们必须克服的一切，从虚拟 Atlas 必须爬进的座椅的尺寸和柔顺性，到驾驶多用途车穿越赛道，再到机器人手握住方向盘时的摩擦特性，都是完全可用的。

Gazebo 的诞生早于 DRC，开源机器人基金会首席技术官 Nate Koenig 称其为一个副项目。它类似于各个机器人实验室为自己的研究开发的模拟器，用于模拟系统可能需要应对的环境以及系统本身。但据 Koenig 称，去年 DARPA 曾与他接洽，不仅希望他提供 DRC 使用的模拟器，还希望他能将 Gazebo 打造成适合全世界的模拟器。“他们不想先付模拟器费用，然后就没了，”Koenig 说。“我们已经为模拟器开发了 DRC 范围之外的东西。轻松建模建筑物、机器人 GUI [图形用户界面]，所有这些都由 DARPA 资助。他们认为这个模拟器将改变游戏规则，让每个人都能使用机器人。”

这款模拟器改变了游戏规则，可以让每个人都能接触到机器人技术。DARPA 在三年内向开源机器人基金会 (OSRF) 提供了 600 万美元的资金。这笔钱足以让 Koenig 指派 10 名全职程序员来彻底改造和扩展 Gazebo。在过去一年中，这款模拟软件的细节程度呈指数级增长，允许用户建模和确定一切，从传感器的性能到负载下关节的故障点。Gazebo 的最佳功能之一是：您在模拟器或虚拟机器人中设置的控制算法可以立即输入到其真实对应物（反之亦然）。换句话说，如果您已经在程序中确定了如何让机器人爬上梯子，您可以将该代码插入物理系统，然后观察它运行。虽然 OSRF 对 DRC 的参与现在实际上已经结束，但 Gazebo 的开发将在未来一年半内继续获得资助，改进现有功能并添加新功能。

DARPA 和 OSRF 均表示，Gazebo 的最终目标不仅是让实验室能够比较结果和共享代码，而且还要降低机器人研究和开发的门槛。为此，Gazebo 专门设计用于云计算资产（在大多数情况下，租用的异地计算机用于处理模拟器的大部分计算）。虽然 DARPA 为虚拟机器人挑战赛团队提供了访问云资产的权限，但 Koenig 指出，可以从亚马逊以每小时几美元的价格租用同等资源，这比直接购买功能强大的计算机便宜得多。“现在我们有了云模拟，让机器人成本足够低廉的想法（高中教师、小公司）已经成为现实。”

事实上，Gazebo 完全有可能成为 DRC 的唯一有形产品。DARPA 的首届机器人汽车比赛，即 2004 年的 Grand Challenge，以无人驾驶汽车的失败告终，当时没有一辆自动驾驶汽车在规定时间内越过终点线。后续的挑战赛成果更丰硕，但 DRC 的全部任务（包括使用无绳电动工具锯穿墙壁）甚至对世界上最好的机器人团队来说都过于困难。但即使在最坏的情况下，DARPA 和 DRC 也将创造出一款免费、强大的工具，并有可能将整个领域团结起来。