2005年3月8日
的学生杜克大学的普拉特工程学院是与卡内基梅隆大学的“红队”试图赢得美国国防高级研究计划局(DARPA) 200万美元的奖金。他们所要做的就是完成有史以来为自动导航机器人设计的最艰难的地面路线。
这项名为DARPA Grand Challenge http://www.darpa.gov/grandchallenge/的竞赛将于2005年10月8日在美国西南部举行。美国国防部高级研究计划局表示，它希望这场竞赛将刺激技术的重大改进，可能用于未来的军事用途。
比赛路线可能长达175英里，穿越沙漠地形，有自然和人为障碍。比赛开始前两小时，比赛路线才会公布，比赛必须在10小时内完成。胜者全得——没有第二名。
红色的团队正在为比赛开发两辆悍马——沙暴和H1ghlander。杜克大学将为每辆车提供“杜克雷达目标识别设备”(DROID)。DROID使用雷达识别地面上必须避免的物体，以防止对车辆造成损害。机器人将为红队车辆的导航系统提供障碍物的位置和分类。
雷达反射目标发出的无线电波以获得反射信号。雷达天线接收到反射信号，然后计算机对其进行分析。雷达系统本质上是测量每个雷达反射距离的测距装置。
雷达通常用于跟踪飞机和船只，但这些应用相当简单，因为天空和海洋本质上是无特征的。在杂乱的地形上识别和区分物体是非常具有挑战性的，而且雷达从未成功地应用于越野地面车辆。
红队去年对雷达进行了研究，但最终放弃了该项目，因为在将该技术应用于地面车辆方面存在巨大的挑战，尤其是地面杂波问题，杜克大学团队的首席学生工程师Josh Johnston说。约翰斯顿来自爱达荷州博伊西，是一名主修电气和机械工程的大四双学位学生，也是杜克大学机器人俱乐部(Duke's Robotics Club)的主席。
他说，杜克大学正在采取一种新颖的方法，使雷达成为红队车辆的一部分。该团队没有将雷达脉冲从车辆顶部向下引导，而是将雷达定位在与人类驾驶员所能看到的水平视野范围内。DROID将被放置在汽车的前面。
约翰斯顿说:“其他机载系统可以识别地形，所以我们将重点放在地上物体的位置上。”“我们的工作是识别可能损坏车辆的障碍物。”但他指出，这并不容易。
卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的机器人学教授、红队项目负责人威廉·惠特克(William“Red”Whittaker)解释说，“雷达可以快速而遥远地探测沙漠中的尘土，但还不能区分细节，也不能可靠地区分内容和杂波。”雷达判读本身就是一个巨大的挑战，而软件的挑战则更为深远。
“聪明的想法和计算机模拟不足以赢得一场竞赛，所以杜克大学必须将雷达解释技术推广到实验室之外的机器人上，并推向世界。”
杜克大学的研究小组正在分析不同的障碍物——篱笆柱、带刺铁丝网路障和自然灾害，如岩石、峡谷和树木——并识别出不同的特征来创建“障碍概况”。当计算机程序试图识别和分类雷达探测到的物体时，这些档案就会成为目录的一部分。
不过，杜克大学学生的两名教员顾问之一、机械工程系资深研究科学家罗伯特·基尔布(Robert Kielb)说，一个名为“坦克陷阱”的人造障碍仍然难倒了这个团队。(电子与计算机工程兼职教授杰森·珍妮特(Jason Janet)是另一位顾问。)一个坦克陷阱看起来像一个成人大小的“杰克”从一个儿童的杰克和球捡游戏。坦克陷阱可以减慢、阻挡或阻碍装甲战车的移动。
“坦克陷阱对于雷达系统难以定位，因为它们是无意中隐身的设计，因为它们并不为雷达系统提供强烈的反思，”Kielb说。
Kielb和Johnston计划在校园里制造一个全尺寸的水箱陷阱，这样他们就可以解决反射问题。
约翰斯顿说，这是缓慢的，但球队正在取得进步。“我们基本上试图编制一台计算机，讲述滚动线和铁丝网的缠结之间的区别 - 这非常困难，”他说。Johnston报道了Duke于2月中旬在匹兹堡的2月中旬到达整个红队的成就。
波音公司(Boeing Co.)工程师亚伦·莫谢尔(Aaron Mosher)与红队和杜克大学(Duke University)团队一起参与DROID项目，他说，团队正在为雷达系统开发先进的过滤和推理逻辑。
Mosher说:“人们可以查看雷达输出，手动挑选出重要的特征，同时忽略大多数杂波。”“但我们必须把所有这些情报都集成到计算机系统中，让它自动执行操作。来自地面的杂乱使得很难区分出合理的目标。我们的DROID系统的逻辑必须在发送过多错误警报和忽略重要障碍之间走一条微妙的线。
“到目前为止，我们已经取得了一些有希望的结果，”Mosher说。“与去年比赛中使用的相比，这个雷达系统的智能有了显著提高。”
杜克大学的学生从去年9月开始就一直致力于DROID项目。杜克大学普拉特工程学院的教职工通过提供专业知识、实验室空间以及将项目的各个方面纳入电机工程和机械工程专业的高级设计课程来支持这项工作。机器人俱乐部的成员一直致力于这个项目。
杜克大学的五名学生在12月的假期前往卡森市的内华达汽车测试中心，与红队成员一起工作，获得实战经验。
这是第二次尝试迎接红色团队的大挑战，个人的联盟，非营利利润和利润。2004年3月13日，Red Team是一辆有15个机器人车辆之一，试图通过西南沙漠驾驭一个挑战的142英里。没有人能够完成任务。红色团队击败了所有竞争对手，但设法旅行不到10英里。
http://www.duke.edu/