Original: https://web.stanford.edu/~learnest/sail/cart.html


Стенфордська кошик

Як проект Moon Rover був заблокований політиком, але отримав удар по футболу в автотранспортний засіб

(les at cs.stanford.edu) За Лестером Ернестом (les cs.stanford.edu)

2018.03.11

Стэнфордська кошик пройшла кар'єру підйомів і падінь з 1960 року. Народилася вона як дослідницька платформа для вивчення проблеми контролю над Місячним ровером з Землі. Потім він був реконфігурований як автономний дорожній транспортний засіб для досліджень у візуальній навігації, потім пішов у шоу-бізнес протягом декількох років. Тепер він демонструється в будинку для відставних роботів за комп'ютером Історія . Музей .

Місяць Rover випробувального автомобіля

  to support his research on the problem of controlling a remote vehicle using video information. Стенфордська візок з кабелем, 1961. Стенфордська кошик спочатку була побудована випускником-випускником у галузі машинобудування Джеймсом Л. Адамсом, щоб підтримати його дослідження проблеми управління віддаленим транспортним засобом, використовуючи відеоінформацію. Він працював у лабораторії реактивного руху Caltech на програмі НАСА під назвою Project Prospector, яка йшла з припущенням, що хтось на землі може об'їхати Місяць за допомогою телевізійної камери на транспортному засобі та радіолініями в обох напрямках. Однак Адамс показав, що це припущення є помилковим.

     Кошик мав чотири невеликих велосипедних колеса з електродвигунами, що живляться від автомобільного акумулятора, і несли телевізійну камеру з фіксованим видом в прямому напрямку. Випробування проводилися з використанням як рульового колеса, так і рульового колеса, в якому колеса і телевізійна камера оберталися разом. Візок був з'єднаний дуже довгим кабелем з пультом управління з телевізійним дисплеєм і керуванням для управління і швидкістю. Петля магнітної стрічки дозволила змінювати час затримки команд керування, щоб імітувати затримки зв'язку.

     Адамс досліджував керованість автомобіля, уникаючи перешкод з різними комбінаціями затримки зв'язку та швидкості. Коли команди керування затримуються за допомогою зв'язку, існує тенденція оператора до перенавчання та втрати контролю. ) [1]. Адамс показав у своїй дисертації, що з затримкою зв'язку, що відповідає круговій поїздці на Місяць (близько 2,5 секунд), транспортний засіб не можна було надійно контролювати, якщо їхати швидше, ніж приблизно 0,2 км / год [1].

Mechanical Engineering graduate student Paul W. Braisted devised a scheme to improve the controllability of the vehicle by adding an analog computer that took into account preceding steering commands and put a bright dot on the television screen at the predicted location of the cart when a current steering command would begin to take effect. Стенфордська візок з радіозв'язками, 1963. Випускник механіки Пол В. Браїст розробив схему поліпшення керованості транспортного засобу шляхом додавання аналогового комп'ютера, який враховував попередні команди рульового управління, і поставив яскраву точку на екрані телевізора за прогнозованою розташування візка, коли поточна команда керування почне діяти. ). З цим додатком автомобіль міг бути проконтрольований у 5 mph (8 kph ). Досі існує фундаментальне обмеження для телеоперації в тому, що, якщо проїзд у часі затримки більше, ніж відстань від транспортного засобу до невидимого перешкоди, не існує способу уникнути його удару. Брейстед завершив дисертацію в 1963 році [2].

Політичний театр приймає прецедент. Перспектива використання цієї технології була відкладена заявою президента Джона Ф. Кеннеді 12 вересня 1962 року про місію США на Місяць. but it turned into a television extravaganza. З огляду на наукові цілі, цей план мав сенс лише як політичний театр, але перетворився на телевізійну феєрію. Ми могли б зібрати набагато більше інформації про Місяць, надіславши робототехніку на незначну частину того, що коштує відправити людей туди і повернути їх, але політика, як правило, має перевагу над наукою.   Якби ми застрягли з оригінальним планом відправлення робототехнічних автомобілів замість людей, ми б тепер знали більше про Місяць і витратили б лише невелику частину того, що це коштує поставити на телевізійне шоу. До речі, я, мабуть, грав невелику роль у забезпеченні гарної телевізійної якості для цього шоу, але це вже інша історія.

     Люди схильні вважати космонавтів і космонавтів дослідниками, але, оскільки жодна з їхніх місій не мала сенсу з точки зору наукових досліджень, вони були фактично акторами політичного театру. Роботи набагато краще в космічних подорожах і планетарних дослідженнях, ніж люди і, ймовірно, завжди будуть. Після посадки на Місяць наші політики об'єднали Міжнародну космічну станцію та космічний човник, які коштували сотні мільярдів доларів більше, не маючи жодної важливої ​​мети, крім політичного шоу-бізнесу.

Як футбол почав першу спробу автономного дорожнього транспортного засобу. Я приїхав до Стенфорду наприкінці 1965 року як виконавчий директор нової лабораторії штучного інтелекту в Стенфорді (SAIL), яку я розробив, назвав і керував у передгір'ях над кампусом в Стенфорді.

     Джим Адамс, який спочатку створив Віз для своєї кандидатської дисертації, повернувся в Стенфорд як професор механічної інженерії, і, враховуючи, що він і я були футбольними товаришами, як студентів Caltech на початку 1950-х років, я подивився на нього, відвідав його лабораторію і помітив візок, що сидить в кутку кімнати, потім запитав про це. Мені прийшло в голову, що цей автомобіль може бути використаний для побудови експериментального автотранспортного засобу, що базується на комп'ютерній інтерпретації візуального введення, тому я запитав, чи можу я позичити його і отримав цю привілей.

../Documents/My%20Pictures/SAIL/sail.79.jpg Науково-дослідна установа SAIL, 1966-1979. Я мав на увазі, намагаючись проїхати по круговій дорозі, що оточує об'єкт SAIL, використовуючи лінію дорожнього центру та інші візуальні посилання. Проте я знав, що «Кошик» не зможе носити достатньо великого комп'ютера для цього, тому я планував використовувати телевізійний передавач на кошику для відправки зображень на комп'ютер SAIL (який на той час був системою DEC KA10, що займає площу). приблизно розміром з баскетбольного пів-поля), з іншою радіолінікою, що використовується для відправлення команд керування від комп'ютера до кошика. KA10 працював зі швидкістю близько 0,65 MIPS, досить повільно за сучасними стандартами.

     Проте, радіоканали, які були використані в попередніх експериментах з кошиком, зникли, тому я набрав студента-кандидата електротехніки на ім'я Родні Шмідт, щоб побудувати телевізійний передавач з низьким енергоспоживанням і радіоуправління, що дозволяє людям керувати кошиком через комп'ютер, сидячи за столом, переглядаючи телевізійне зображення.

Стенфордський візок налаштований як автономний дорожній транспортний засіб. Нам було надано експериментальну ліцензію на телебачення Федеральною комісією з питань зв'язку для каналів 22 і 23, щоб ми могли бути недбалими. Я мав довгий ramp побудований вниз фронт заходи що дозволили Кошику мандрувати з лабораторії до дороги, встигаючи можливий загнати це навколо сусідства, котрий стало популярним розвагою.

     Я також мав металевий “ВІДПОВІДНИЙ РОБОТНИЙ РУБОТ” знак поставлений на вході дорога до лабораторії, котрий вимикала бути проблема тому, що це була неодноразово викрадене та було коштовне replicate. Я зрозумів занадто пізно, що він повинен був бути надрукований на картоні і запропонований для продажу в книжковому магазині Стенфорду, який міг би заробити трохи грошей.

     Щоб полегшити поїздку з лабораторії на вулицю і назад, я отримав ряд пандусів, побудованих на передніх сходинках, які виявилися корисними для інших цілей, наприклад, для того, щоб дозволити велосипедистам, таким як я, їздити до наших офісів і це також дозволило людям у інвалідних візках приїхати у для подорожей.

../Documents/My%20Pictures/SAIL/caution.jpg      Як тільки система працювала, Джон Маккарті зацікавився і взяв під свій контроль проект, щоб він міг грати з ним, до моєї крайньої досади. Ще гірше, але він відійшов від цілі автомобіля, що рухається, і вирішив поглянути на високу контрастну лінію на папері. ), an experiment that didn't even require a vehicle [3]. Родні Шмідт написав тезу про те, що в умовах контрольованого освітлення така лінія може слідувати зі швидкістю близько 1,3 км / год , експерименту, який навіть не вимагав транспортного засобу [3].

Стенфордська візок з повзунком, 1972-79. Кошик був наступний змінений з 4-колеса до 2-колеса спрямовуючого та декілька людей грали з це. started driving the Cart around and was thinking of turning it into a dissertation but eventually did one on Geomed , a 3D geometric editor for representing polyhedra. Студент-аспірант Брюс Баумгарт почав керувати візком і думав перетворити його на дисертацію, але згодом зробив один на Geomed , 3D-геометричний редактор для представлення багатогранників.

     , who had come to Stanford specifically to work on visual navigation, stayed with it but suffered a setback in October 1973 when the cart toppled off the exit ramp while under manual control and ended up with battery acid throughout its electronics. Hans Moravec , хто прибув до Stanford спеціально попрацювати на візуальній навігації, залишився з це але зазнав невдачі у жовтні 1973 коли кошик toppled вихід ramp в той час, як під ручним управлінням та закінчився з батареєю кислота всюди його електроніка. in 1977 to build a “slider,” a mechanical swivel that moved the television camera from side to side allowing multiple views to be obtained without moving the cart. Моравек зміг заручитися допомогою роботолога Віктора Шейнмана в 1977 році для створення «слайдера», механічного повороту, який переміщував телевізійну камеру з одного боку на інше, дозволяючи отримати безліч переглядів, не переміщаючи візок. Використовуючи тоді доступний процесор KL10, який працював приблизно на 2,5 MIPS, Moravec мав змогу використовувати мультиочне бачення, щоб повільно переміщатися навколо перешкод у приміщенні. spurts punctuated by ten to fifteen minute pauses for image processing and route planning. Він використовував його для навігаційних проблем, які були подібні до того, що робилося в групі штучного інтелекту на сусідньому НДІ (Стенфордський дослідницький інститут), і запрограмував його рухатися в один метр, що перекривається десятьма-п'ятнадцятиминутними паузами для обробки зображення та маршруту. планування. У 1979 році візок успішно перетнув кімнату, наповнену кріслом, без втручання людини за п'ять годин. in 1980 and there is a short video of the cart in action. Моравек завершив дисертацію в 1980 році і є короткий відеоролик про візок у дії. which had been founded earlier by Prof. Raj Reddy , another SAIL graduate. По закінченні його PhD, Moravec переїхав до Інституту Робототехніки Університету Карнегі-Меллона, який був заснований раніше професором Райд Редді , іншим випускником SAIL.

Більше шоу-бізнесу. Після закриття SAIL у 1980 році воза знову увійшла в сховище до 1987 року, коли, на прохання Музею цифрових комп'ютерів у Бостоні, я послала декілька відставних робототехнічних пристроїв на новий експонат там. The Smart Machines Theatre, пізніше перейменований в Robot Theatre, був колекцією артефактів на сцені, освітлених послідовно з деякими рухаються в їх моменти слави, синхронізованих з відео, доводячи, що навіть старі роботи можуть мати другу кар'єру в шоу-бізнесі.

with the Cart in the center The Smart Machines Theatre в Бостоні з кошиком в центрі

Після закриття Бостонського музею роботів та інших артефактів відправили до його наступника - Музею комп'ютерної історії в Маунтін Вью, штат Каліфорнія. Починаючи з 2011 року, він був поставлений на статичному показі в музеї, де його можна побачити сьогодні. Проте, показані там підписи майже нічого не розповідають про його історію. Можливо, коли-небудь йому знову буде дозволено блукати по світу.

Дослідження КМУ. Лабораторія робототехніки в Університеті Карнегі-Меллона, яку очолювали колишні САЙЛЕРИ Радж Редді і Ганс Моравек, провели багато дослідницьких проектів, включаючи додаткові спроби побудувати автомобілі з автотранспортом, навчаючи багатьох кандидатів наук.

Повернутися до Стенфорду. n 2003 Sebastian Thrun , who had earned a PhD in the CMU Robotics Lab, joined the Stanford faculty and revived SAIL, then initiated a new autonomous road vehicle project. У 2003 році Себастьян Трун , який отримав ступінь доктора наук у лабораторії робототехніки КМУ, приєднався до факультету Стенфорду і відновив SAIL, а потім ініціював новий автономний проект транспортного засобу. that eventually won the 2005 DARPA Grand Challenge , a race across the California desert. Він спочатку розробив автомобіль робота закликаний Stanley що врешті-решт виграв 2005 DARPA Величний Виклик , змагання через California пустелю. У 2007 році команда SAIL зайняла друге місце в DARPA Urban Challenge, яке моделювало міське середовище.

На Google. and some of his colleagues then moved to nearby Google and created the Google driverless car which was then spun off into a new company called Waymo, which is still part of the Googleplex , now called Alphabet, and is still under development there. Себастьян Трун і деякі його колеги потім переїхали до сусіднього Google і створили автомобіль без драйверів Google, який потім відірвався в нову компанію під назвою Waymo, яка все ще є частиною Googleplex , яка тепер називається Alphabet, і все ще знаходиться на стадії розробки. sued them and got an out of court settlement. Убер нібито спробував проколювати частину своїх технологій, тому Waymo подав до суду на них і отримав позасудове врегулювання.

     Thrun started a new company called Udacity, which offers online education in a number of areas. Між тим, Sebasian Thrun заснував нову компанію під назвою Udacity, яка пропонує он-лайн освіту в ряді областей.

Waymo Self-Driving Car

Більше космічного театру. , then founded SpaceX in 2002. Musk and others are now planning to send people back to the moon and on to Mars, which will be equally pointless. Ще однією людиною, що ввійшла в космічний шоу-бізнес, є Елон Маск, який раніше робив зв'язок як співзасновник Paypal , потім заснував SpaceX у 2002 році. Муск і інші планують відправити людей назад на Місяць і на Марс, який буде однаково безглуздо. Щоб дістатися до Марса, потрібно подолати близько дев'яти місяців, що підлягає як космічному, так і сонячному випромінюванню. a digging robot should be sent along to bury them. Таким чином, копаючий робот повинен бути посланий разом, щоб поховати їх. Якщо вони дійсно потрапляють туди живими, то радіація швидко вб'є їх.

     Інша група згодом заснувала Tesla та розробила електричний автомобіль але вибігла грошей. Musk тоді bailed їм та прикинувся що він винайшов що автомобіль, подальший прискоряючий його показ бізнес. Нещодавно він використовував ракети SpaceX, щоб поставити Tesla в космос, обертаючись навколо Сонця, що зробило більше заголовків, але не багато сенсу.

Спадщина. Озираючись назад, перша версія Стенфордської корзини, побудована для оцінки можливості дистанційного водіння транспортного засобу на Місяці, змінилася модифікованою версією кошика, яка працювала, потім була перетворена на експериментальний транспортний засіб на Землі, тоді був модифікований щоб бігати навколо у приміщенні. Moravec тоді продовжувався CMU та, з Raj Reddy, допоміг ініціювати більше самостійного ведення дослідження автомобіля там, принаймні пару генерацій.

     Тоді Thrun прибув з CMU до Stanford та повторно запустив успішний самостійний ведення розвитку автомобіля там, тоді продовжувався Google та зробив пару більше генерацій там. Ця технологія потім переїхала в Waymo для іншого покоління. У резюме, Waymo автомобіль може бути подуманий як щось люблять десятий до дванадцятого покоління нащадок оригінального Стенфорд кошик та речі ясно збираються утримати рухаються вперед. Я сподіваюся, що служби таксі роботів стануть широко поширеними, перш ніж я втрачу водійські права.

Підтвердження. , Hans Moravec, Oliver Strimpel , Sebastian Thrun and Dave Grossman for providing information for this account. Дякуємо Джеймсу Адамсу, Брюсу Баумгарту , Гансу Моравеку , Оліверу Стрімпелю , Себастьяну Трану та Дейву Гроссману за надання інформації для цього облікового запису.

Список літератури. Наступні кандидатські дисертації дисертації в Стенфордському університеті вийшли з досліджень зі Стенфордським кошиком.

[1] Джеймс Адамс, Дистанційне керування з тривалими затримками передачі , кандидат технічних наук, 1961.

[2] Пол Брайстед, Дослідження предиктора для систем дистанційного керування, що працюють із затримками передачі сигналу , кандидат технічних наук, 1963.

[3] Родні Шмідт, Дослідження управління в режимі реального часу комп'ютерним засобом , кандидат електротехніки, 1971.

, PhD in Computer Science, 1980. [4] Ганс Моравек, Уникнення перешкод і навігація в реальному світі, що бачить робот-ровер , кандидат наук з комп'ютерних наук, 1980.