CajunBot
Автономные наземные транспортные средства, разработанные в Университете Луизианы в Лафайете

CajunBot относится к автономным наземным транспортным средствам, разработанным Университетом Луизианы в Лафайете для DARPA Grand Challenges . CajunBot был показан на CNN [1] и в научном сериале Discovery Channel Robocars. [2] [3] [4] [5]

Специальное программное обеспечение CajunBot для AGV, CBSystem, имеет возможности планирования пути на основе искусственного интеллекта , а также компоненты визуализации и моделирования. [6]

Аппаратное обеспечение CajunBot включает в себя высококачественный блок позиционирования GPS / INS для навигации по заданному маршруту, а также обнаружения и избегания препятствий с использованием лазерных дальномеров LIDAR .

История

Начало и Грандиозный Вызов 2004 года

CajunBot покидает стартовый желоб на финальном мероприятии DARPA Grand Challenge 2004 года.
Члены команды CajunBot на соревнованиях DARPA Grand Challenge 2004 года

В 2002 году DARPA объявило о первом Гранд-челлендже: «Создать роботизированное транспортное средство, способное передвигаться без посторонней помощи по заданному маршруту длиной около 130 миль по пустыне Мохаве. Самый быстрый робот, который пройдет маршрут менее чем за 10 часов, получит 1 миллион долларов». Первое соревнование было запланировано на март 2004 года.

Узнав о Challenge в 2003 году, небольшая группа студентов и преподавателей UL Lafayette присоединилась к ней, чтобы проверить, смогут ли они взять на себя задачу по разработке полностью автономного транспортного средства. [7] «GPS Bot» был разработан в качестве доказательства концепции, используя небольшую дистанционно управляемую машину, соединенную с микроконтроллером и датчиком GPS. «GPS Bot» мог перемещаться по заранее запрограммированным путевым точкам GPS без какого-либо взаимодействия с человеком.

Назвав себя «Team CajunBot» [8] ( спортивные команды UL Lafayette называются Ragin' Cajuns ), группа смогла подготовить первое транспортное средство CajunBot всего за несколько месяцев. [9] «CajunBot» был построен на базе 6-колесного вездехода, обычно используемого для охоты на болотах и ​​топях.

Команда CajunBot, воодушевленная огромной поддержкой сообщества Лафайета, бросила вызов судьбе и успешно выступила в квалификационных раундах, завоевав место среди 13 команд, отобранных для участия в финале из 106 первоначальных заявок. [10] [11]

Ни одна команда не смогла пройти курс Grand Challenge 2004 года, [11] но DARPA была воодушевлена ​​результатами. Она объединила инженеров и изобретателей и сумела направить их энергию на разработку важных технологий, призванных спасти жизни американцев на поле боя. [12]

Гранд-вызов 2005 г.

CajunBot на национальном отборочном турнире Grand Challenge 2005 г.

В 2005 году DARPA повторила Challenge, выставив более 198 заявок на участие. Команда CajunBot снова успешно прошла квалификационные раунды и заняла место среди 23 команд, отобранных для участия в финале.

В 2005 году на Grand Challenge был отмечен поворотный момент в технологии автономных транспортных средств, когда роботизированный автомобиль Стэнфордского университета Stanley успешно преодолел 132-мильную дистанцию ​​по пустыне за 6 часов и 52 минуты, заняв первое место. Это мероприятие, организованное Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), продемонстрировало значительные достижения в области автономной навигации и интеллекта транспортных средств, создав прецедент для будущих инноваций в этой области.

Как и предполагалось DARPA, Grand Challenges 2004 и 2005 годов успешно ускорили разработку базовой технологии полностью автономных боевых машин. Но эта технология едва ли была готова к бою. [13]

Городской вызов 2007 г.

Церемония открытия DARPA Urban Challenge 2007

Опираясь на успех предыдущих соревнований, DARPA запустила новый конкурс, названный «Urban Challenge». Мероприятие состоялось в ноябре 2007 года в Викторвилле, Калифорния.

В рамках Urban Challenge командам необходимо было «создать роботизированное транспортное средство, способное передвигаться в городских условиях, самостоятельно находя дорогу и соблюдая правила дорожного движения».

Каждой команде была предоставлена ​​карта GPS городского пейзажа, имитирующая военные миссии по снабжению в городских условиях. Путешествуя среди движения управляемых и роботизированных транспортных средств, машины команды проезжали через требуемые точки в фиктивном городе. Командам требовалось безопасно пройти 60-мильную дистанцию ​​менее чем за шесть часов. [14]

Команда CajunBot стала полуфиналистом. [15] выбыв в финальном раунде отбора из-за неожиданного столкновения с придорожным транспортным средством. [16] Прогресс команды, предшествовавший испытанию, был задокументирован в серии Discovery Science Robocars.

Транспортные средства

CajunBot

  • Платформа : 6-колесный вездеход-амфибия MAX с двухцилиндровым двигателем мощностью 25 л.с. Запас топлива 35 галлонов. Максимальная скорость 30+ миль/ч. Общий вес 1200 фунтов.
  • Электроника : Управляется двумя высокоскоростными компьютерами AMD с распределенной системой памяти, несколькими микроконтроллерами и множеством пользовательских схем. Электроэнергию обеспечивает 2-киловаттный электрогенератор.
  • Датчики : две сканирующие лазерные системы LIDAR , три доплеровских радара и сонар помогают обнаруживать препятствия. Дифференциальный GPS C-Nav и инерциальный навигационный датчик Oxford предоставляют точную информацию о местоположении. [17]
  • Программное обеспечение : программное обеспечение CBSystem, разработанное Team CajunBot, выполняет все: от обнаружения объектов до планирования пути. Разработанное в UL Lafayette программное обеспечение на основе передового искусственного интеллекта (ИИ) позволяет CajunBot выбирать кратчайший путь, избегая препятствий.
  • Оценочная стоимость : $15 000 за транспортное средство, $90 000 за электронику и $70 000 за оборудование в натуральной форме. Общая стоимость оборудования: $175 000. Не включая тысячи часов индивидуального программирования. [18] [19]

CajunBot-II (он же Ragin'Bot)

  • Платформа : Jeep Wrangler Rubicon 2004 года с 4,0-литровым бензиновым двигателем, автоматической коробкой передач и полным приводом.
  • Электроника : Ragin'Bot содержит множество устройств для обработки данных датчиков и автономного управления транспортным средством. Программное обеспечение CajunBot «CBSystem» работает на трех компьютерах форм-фактора EPIC, каждый из которых оснащен процессором Intel Pentium M 1,8 ГГц, размещенным в одном корпусе для монтажа в стойку 1U. Несколько устройств преобразуют различные последовательные коммуникации в Ethernet , чтобы данные могли собираться всеми компьютерами в случае отказа одного компьютера. Специальная система с двумя генераторами переменного тока питает транспортное средство и бортовую электронику. Резервные преобразователи постоянного тока в постоянный преобразуют напряжение генератора в форму, пригодную для использования различными устройствами. Специальная электронная коробка (EBOX) содержит оборудование управления аварийной остановкой и обеспечивает центральное соединение для всего оборудования управления транспортным средством.
  • Датчики : два датчика Ibeo LIDAR , три датчика SICK LIDAR и два радара Eaton Vorad Doppler обнаруживают препятствия. Система предупреждения о выходе из полосы движения Iteris предоставляет информацию о положении транспортного средства на дороге. Приемник GPS C-Nav обеспечивает дифференциальные поправки StarFire , а инерциальный навигационный датчик Oxford обеспечивает сглаживание фильтра Калмана для данных GPS и компенсацию движения с помощью гироскопов MEMS и акселерометров. [17]
  • Программное обеспечение : CBSystem, разработанная Team CajunBot, делает все: от обнаружения объектов до планирования пути. Программное обеспечение Advanced Artificial Intelligence (AI), разработанное в UL Lafayette, позволяет Ragin'Bot выбирать кратчайший путь, избегая препятствий. [20]

Программное обеспечение

Специальное программное обеспечение AGV от CajunBot, CBSystem, изначально было разработано на языке C++ для использования в операционной системе Linux .

Возможности CBSystem: [6]

  • Планирование городского пути для навигации в сети RNDF с учетом блокировки полос, остановившихся транспортных средств, приоритетов и очередей на перекрестках, навигации в свободных зонах и поведения при парковке. [21]
  • Статическое и динамическое обнаружение препятствий.
  • Визуализация данных датчиков в реальном времени и состояния планировщика пути, а также визуализация зарегистрированных данных и данных моделирования. [22]
  • Контроллер рулевого управления на основе ПИД-регулятора .[1]
  • Моделирование с помощью физического симулятора, созданного на основе Open Dynamics Engine , для моделирования колес, массы и подвески транспортного средства, а также транспортных средств, облаков точек от лазерных датчиков и многого другого. [23]

День CajunBot

2 июня 2004 года губернатор Кэтлин Бабино Бланко официально объявила среду «Днем CajunBot». [24] В этот день автомобиль CajunBot поднялся на 12 ступеней здания столицы штата Луизиана, а губернатор Бланко назвала его «выдающимся примером интеллектуальных способностей, которые есть у нас здесь, в Луизиане и в наших университетах». [10] [25]

сегмент CNN

«CajunBot — шестиколесный вездеход — проедет 210 миль по пустынной местности в рамках задачи, поставленной Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США. Команда CajunBot совсем недавно привлекла внимание национальных СМИ, когда CNN посетила кампус UL Lafayette для участия в репортаже своего шоу Next@CNN». [26]

«Продюсер CNN Марша Уолтон сказала, что команда выбрала CajunBot в качестве объекта из-за его уникальности и новизны для конкурса». [27]

Документальный фильм о Робокарах

В 2007 году во время Urban Challenge команда CajunBot была одной из 10 команд, выбранных для участия в научном сериале Discovery Channel "Robocars". Шестисерийный документальный сериал повествовал о прогрессе команд, боровшихся за главный приз в размере 2 миллионов долларов. [2]

Команда CajunBot сыграла заметную роль во 2-м и 3-м эпизодах, которые вышли в эфир 21 и 28 июля 2008 года соответственно.

Алгоритмы

Некоторые исследовательские работы, подготовленные в рамках проекта CajunBot:

  • C. Cavanaugh, Проектирование и интеграция подсистем обнаружения и управления CajunBot , 9 апреля 2004 г. (PDF).
  • С. Голконда, Рулевое управление для автономного наземного транспортного средства с бортовым поворотом на переменной скорости , диссертация магистра, февраль 2005 г. (полная версия диссертации).
  • A. Lakhotia, S. Golconda, A. Maida, P. Mejia, A. Puntambekar, G. Seetharaman и S. Wilson, CajunBot: Architecture and Algorithms , Journal of Field Robotics, 23 (8), 2006, 555–578, doi :10.1002/rob.20129, (полная статья).
  • A. Maida, S. Golconda, P. Mejia, A. Lakhotia и C. Cavanaugh, Локальная навигация на основе подцелей и обход препятствий с использованием поля расстояний сетки , Международный журнал автономных транспортных систем (IJVAS), 4 (2-4), 2006, стр. 122–142, (полная статья).
  • В. Венкитаракришнан, CBWare — распределенное промежуточное программное обеспечение для автономных наземных транспортных средств , диссертация на соискание степени магистра наук, декабрь 2006 г. (Диссертация: титульный лист, текст, презентация PPT).
  • А. Пунтамбекар, Картографирование местности и обнаружение препятствий для беспилотных автономных наземных роботов без стабилизации датчиков , диссертация магистра наук, 18 октября 2006 г. (полная версия диссертации, презентация PPT).
  • Решение проблем городского транспорта с использованием алгоритмов на основе SLAM - 7 декабря 2006 г.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ «Марсоходы находят доказательства наличия воды на Красной планете; Взгляд на скрипку Страдивари; «Cajun Bot» мчится по пустыне». 2004. Архивировано из оригинала 09.03.2012 . Получено 18.04.2010 .
  2. ^ ab "Robocars премьера сегодня вечером на научном канале Discovery". 2008. Архивировано из оригинала 2011-07-08 . Получено 2010-04-18 .
  3. ^ "TEAM CAJUNBOT УЧАСТВОВАЛА В СЕРИИ DISCOVERY SCIENCE". 2008. Архивировано из оригинала 2010-05-27 . Получено 2010-04-18 .
  4. ^ "TEAM CAJUNBOT РАЗДАЕТ НАГРАДЫ УЧАСТНИКАМ И СПОНСОРАМ". 2008. Архивировано из оригинала 2010-05-27 . Получено 2010-04-18 .
  5. ^ "Команда Cajunbot раздает награды". 2008. Получено 23.04.2010 .
  6. ^ ab "CBSystem - CajunBot Wiki". 2010. Архивировано из оригинала 2010-11-23 . Получено 2010-04-18 .
  7. ^ "Desert derby to find the top battlefield bot". CNN . 2004-03-10 . Получено 2010-04-23 .
  8. ^ Кальво, Пако; Гомила, Тони (2008). Справочник по когнитивной науке: воплощенный подход. Elsevier. ISBN 9780080466163. Получено 2010-04-23 .
  9. ^ "Student Takes Robotic Challenge". 2004. Архивировано из оригинала 2011-07-08 . Получено 2010-04-23 .
  10. ^ ab "CAJUNBOT ВСТРЕЧАЕТ ГУБЕРНАТОРА БЛАНКО НА СТУПЕНЯХ КАПИТОЛИЯ". 2004. Архивировано из оригинала 27-05-2010 . Получено 18-04-2010 .
  11. ^ ab ""CAJUNBOT" ПОКАЖЕТ СВОИ ДВИЖЕНИЯ НА ФОНДЕ НАСА В МИЧУДЕ". 2004. Архивировано из оригинала 22-07-2007 . Получено 23-04-2010 .
  12. ^ "Grand Challenge 2004 (CajunBot History)". Архивировано из оригинала 2011-07-08 . Получено 2010-04-18 .
  13. ^ "Grand Challenge 2005 (CajunBot History)". Архивировано из оригинала 2011-07-08 . Получено 2010-04-18 .
  14. ^ "Urban Challenge 2007 (История CajunBot)". Архивировано из оригинала 2011-07-08 . Получено 2010-04-18 .
  15. ^ "TEAM CAJUNBOT СТАНОВИТСЯ БЛИЖЕ К ГОРОДСКОМУ ВЫЗОВУ". 2007. Архивировано из оригинала 27-05-2010 . Получено 18-04-2010 .
  16. ^ "CajunBot II выбыл из гонки за 2 миллиона долларов". 2007. Архивировано из оригинала 2011-07-08 . Получено 2010-04-18 .
  17. ^ ab "Автономные транспортные средства (с использованием технологии OXTS)". Архивировано из оригинала 2011-07-15 . Получено 2010-04-23 .
  18. ^ "CajunBot Vehicle". Архивировано из оригинала 2011-07-08 . Получено 2010-04-18 .
  19. ^ "Технический обзор CajunBot" (PDF) . 2005. Архивировано из оригинала (PDF) 2010-05-25 . Получено 2010-04-23 .
  20. ^ "RaginBot (aka CajunBot-II) Vehicle". Архивировано из оригинала 2011-07-08 . Получено 2010-04-18 .
  21. ^ "Архитектура планировщика задач CajunBot для решения городских задач" (PDF) . 2008. Архивировано из оригинала (PDF) 2010-02-02 . Получено 2010-04-23 .
  22. ^ Лахотия, Арун; Голконда, Суреш; Майда, Энтони; Мехия, Пабло; Пунтамбекер, Амит; Ситхараман, Гуна; Уилсон, Скотт (2005). «CajunBot: Архитектура и алгоритмы». Грандиозный конкурс DARPA 2005 года . Спрингер Тракты в продвинутой робототехнике. Том. 36. С.  245–280 . doi :10.1007/978-3-540-73429-1_8. ISBN 978-3-540-73428-4.
  23. ^ "CBSystem for YOU". Архивировано из оригинала 2010-06-23 . Получено 2010-04-18 .
  24. ^ "Официальное провозглашение Дня CajunBot" (PDF) . 2004. Архивировано из оригинала (PDF) 2011-08-19 . Получено 2010-04-23 .
  25. ^ "The Times из Шривпорта, Луизиана, 3 июня 2004 г. · Страница 14". Newspapers.com . Получено 24.04.2018 .
  26. ^ "ПОЛУЧИТЕ ЕЖЕДНЕВНУЮ ДОЗУ CAJUNBOT НА НОВОМ САЙТЕ". 2004. Архивировано из оригинала 2010-05-27 . Получено 2010-04-18 .
  27. ^ "CAJUNBOT ПРИНИМАЕТ ВЫЗОВ, ПОЛУЧАЕТ НАЦИОНАЛЬНУЮ ПРЕССУ". 2004. Архивировано из оригинала 2010-05-27 . Получено 2010-04-18 .
  • Официальный сайт
  • CajunBot-II: автономное транспортное средство для DARPA Urban Challenge (PDF)
  • Шоу PBS NOVA на DARPA Grand Challenge
  • Роботы соревнуются за деньги Пентагона, статья в Taipei Times.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=CajunBot&oldid=1219064474"