机器人制图师绘制了这些色彩斑斓的洞穴地图

上周，在 DARPA 地下挑战赛中获得第二名的团队发布了两段去年穿越路易斯维尔巨型洞穴时录制的视频。这些视频是作为寻找、识别和绘制地下空间的竞赛的一部分而录制的，让我们得以一窥机器生成的三维空间地图的世界。

每个视频看起来也像我们想象中的机器人所感知的世界。房间被绘制成彩色点，真实空间按照计算机感知空间的方式组装。这在视觉上相当于用手沿着灰泥滑动——纹理被渲染成形状。

在 2021 年 9 月下旬举行的地下挑战赛上，来自世界各地的团队建造并使用机器人探索地下障碍赛道。这些赛道由 DARPA 预先设置（确切参数在比赛开始前对参赛者保密），模拟了机器人未来可能承担的救援和军事工作类型。

在最后的挑战中，机器人必须在模拟隧道、天然洞穴和人工建造的地下城市环境中导航。正如 DARPA 所描述的那样，“挑战寻求在时间敏感的作战行动或灾难响应场景中快速绘制、导航和搜索地下环境的新方法。”

挑战赛中获得第二名的团队名为 CSIRO Data61，隶属于澳大利亚国家科学机构；机器人如何更好地探索地下空间是一个真正全球性的问题。

实际上，这意味着机器人不仅能够探索地下空间，还能够为跟随机器人进入黑暗的人类提供有用的地图。

机器人通过激光和光线进行观察，有时也会使用雷达等其他传感器。为了让这些信息对人类观察者有用，机器人必须将这些数据中的数字重新转换为视觉信息，绘制地图和周围环境的模型。

将这些数据转换成地图的一种方法是同步定位和地图构建 (SLAM)。这是一个机器人创建地图的过程，记录下它相对于周围环境的位置。

CSIRO 的 Navinda Kottege 告诉 IEEE spectrum：“我们的机器人群使用一种通用的传感、测绘和导航系统，该系统基于我们的 Wildcat SLAM 技术构建。这可以实现机器人之间的协调，并提供定位检测到的物体所需的精度。这使我们能够轻松地将不同的机器人平台集成到我们的机器人群中。”

在 SLAM 飞行过程中，来自四个不同机器人的数据被拼接成一个连贯的整体。房间、走廊和障碍物都通过安装在机器人上的激光雷达以点画式激光扫描模式显示出来。感觉就像考古发掘，这是激光雷达技术的常见用途。

使用一种名为 PaintCloud 的处理技术，可以在现有的激光雷达点云之上构建更逼真的彩色地图呈现。

在 PaintCloud 版本中，地图的激光雷达结构覆盖着实际物理空间的棕色和灰色。灯光更加清晰，而物体则令人难以忘怀地与周围环境融为一体。在一个部分中，可以清楚地看到一个热人体模型靠在墙上。人体模型穿着一件亮黄绿色的高能见度夹克，头部为蓝色，在油漆中清晰可见。然而，由于这是应用于激光雷达模型的涂装方案，人体模型的形状是由反射光点构成的。它与洞穴壁融合得不太舒服，因为身体和周围环境之间的清晰分界线仍然超出了制图工具的能力。

对于被派去跟踪机器人的人员来说，这两种技术都可以创建可用的图像和指南。尽管在激光雷达测量的距离点上涂上颜色的结构很奇怪，但跟随的人可以使用地图来识别并希望营救穿着高能见度夹克的人。

更棒的是，以如此神奇的方式绘制洞穴地图意味着进入洞穴的人类看到的景象将比机器人已经发现的景象更不恐怖。

观看下面的 PaintCloud 视频：