足球比赛结果的机器人和遥感实验室带回家 在国际基准自主机器人导航挑战赛中获得前所未有的胜利。 他们的胜利可能为机器人导航算法设立新标准。
阿姆娜·马赞一年多来，她一直把胜利作为目标。助理教授应用计算和制造和机械工程技术自获得博士学位以来一直致力于移动机器人导航算法的研究在 底特律梅西大学的机器人学。毕业前，Mazen 前往 日本横滨，为(ICRA) 观看和研究第三届年度基准自主机器人导航 挑战。一年后，作为密歇根理工学院的新教员，她和她的团队赢得了 巨大的挑战。
ICRA 成立于 1984 年，是最大、最负盛名的机器人会议之一 在世界上。在 ICRA 2022 上，乔治梅森大学的研究人员合作 与，介绍了为了创建机器人导航系统的年度基准并提升 自主机器人在充满挑战的环境中的性能。该基准针对 成功包括超过 300 个预先生成的模拟环境的公共数据集， 世界各地的机器人研究人员使用他们自己的算法 对抗可怕的模拟障碍的测试。
BARN 数据集成为 Mazen 研究生工作中不可或缺的一部分，因为她在 为她开发一种在未知环境中移动机器人导航的算法 博士研究。
“在我的论文中，我将我的算法与其他算法进行了比较，我听说 关于 BARN，”Mazen 说。 “在 BARN 之前，任何从事机器人导航的研究人员都知道 我们正在做的是将他们的算法与一两个可用的算法进行比较 仅以这两个人来衡量他们的成功。”
Mazen 对这个过程感到沮丧。访问移动机器人的其他算法 由于知识产权的限制，导航常常很困难。比较 她仅针对几种算法开发的内容不足以保证 她的算法会成功。
BARN 数据集的引入对于整个移动领域来说是向前迈出的一大步 机器人导航行业。 “不必去寻找每一个现有的算法 对于移动机器人导航，我可以将其与基准进行比较，获得分数， 我之后的每个人都可以进行比较，”马赞说。 “这整个过程更有意义 现在。”
利用公共基准数据集，BARN 挑战赛在 Mazen 中名声大噪。 她申请了一笔资助前往日本以观众身份观看 2024 年 BARN 挑战赛。 2024 年秋季，Mazen 加入足球比赛结果任教，并在 的计算机学院和工程学院。参加 2025 年挑战赛是她提议的研究的一部分。她加入了 基于足球比赛结果(RRSL)，并在两名研究生的帮助下开始工作。
走向胜利之路
在参加 BARN 挑战赛之前，Mazen 需要升级她拥有的算法 编写用于在所需的 Clearpath Jackal 机器人范围内工作。豺狼 是一款配备 2D 光检测和测距（激光雷达）传感器的小型野外机器人 最大速度为每秒两米。值得庆幸的是，足球比赛结果能够 获得豺狼。
在以下人员的帮助下丹尼尔·福尔曼，足球比赛结果应用计算系教授兼系主任购买 专门供 Mazen 使用的 Jackal，无论是在 BARN 挑战还是她即将推出的挑战赛中 研究。
Mazen 的研究调查了如何将像 Jackal 这样的移动机器人用于 回家协助做家务。 “那是为了未来。现在，我们只是 专注于导航方面，”她说。
BARN Challenge 参赛者的总体任务是开发导航算法 为他们的 Clearpath Jackal 设计，使机器人能够自主导航通过 尽快进入环境而不发生任何碰撞。
在 2025 年挑战之前，Mazen 的导航算法需要更新。 这项任务需要她的两名 RRSL 研究助理的协助：，一个计算科学与工程博士生，Innocent Mateyaunga '25，a机电一体化硕士学生。
“在撰写论文时，我知道我的算法有局限性，而且我知道 解决这些限制的方法，”Mazen 说。 “在我的实验室里，我的学生们工作 为了解决这些限制，针对 BARN 模拟测试了算法并 将算法转换为新的计算语言。”
算法得到稳健更新后，就可以参加比赛了。
每年，挑战都分两个阶段进行。会议开始前，各 团队的算法针对 50 个未见过的模拟环境进行了测试，并收到 基于他们的成功的分数。得分前八名的队伍受邀参赛 第二阶段在 ICRA 现场进行。会议是今年举办的 5 月 19 日至 23 日在佐治亚州亚特兰大举行。根据他们的得分，Mazen 和她的 RRSL 团队 以第七名的成绩进入物理挑战赛阶段。
一种新算法登上舞台
物理舞台分为三轮，三个全新的真实环境 给竞争对手。每个团队都会多次经历相同的三个环境 并被分配 20 分钟来调整他们的算法，调整参数 对于每个环境。今年第一轮的目标是成功完成三场比赛 在五次可能的尝试中运行，意味着没有碰撞。
比赛开始时，Mazen 和 RRSL 团队决定不调整他们的 算法。 “对我来说，花时间针对每种环境调整算法意味着 我的算法不够稳健，”Mazen 解释道。 “如果算法足够稳健， 在各种环境中工作。”
鉴于足球比赛结果团队决定不调整其算法，BARN 挑战赛 组织者要求他们先走。技术团队成功完成了全部五次运行 没有碰撞。在出席的八支球队中，足球比赛结果是唯一一支球队 在第一轮中成功完成比赛。
“在追赶我们的队伍发生两次碰撞后，挑战组织者来了 并询问我们是否介意给其他团队更多的时间来调整，”马赞回忆道。 球队给了参赛者更多的时间，这很好。 “如果 我们是唯一完成第一阶段的人。但经过更多的调整后，另一个 团队再次失败。”
Mazen 将她的团队的成功归功于她的算法的编写方式。
“基本上，我的算法遵循规则而不是学习。‘如果你看到这个，就这么做。 如果你看到了，就这样做。其他团队的算法基于学习一系列 环境，这样如果机器人遇到类似的东西，它就会导航 比我们的更好，”Mazen 解释道。
“由于我的算法是基于规则的，因此它的泛化能力更好。如果其他团队遇到 在一个全新的环境中，他们不会那么成功，但我的机器人会。”
第二轮几乎没有创造公平的竞争环境。足球比赛结果 RRSL 团队 完成了六次可能运行中的四次。来自乔治梅森大学的 RobotiXX 团队 完成了两次运行，来自大学的自主移动机器人实验室团队 弗吉尼亚州完成了一轮。
“前两轮比赛结束后，组织者宣布我们为获胜者，因为即使 我们没有参加第三轮比赛，我们仍然会赢，”马赞说。 “我们当时 前两轮非常成功，以至于第三轮没有足够的跑分 让其他任何团队都能赶上。”
无论如何，他们选择参加比赛，因为这就是团队来到 ICRA 的目的。 足球比赛结果 RRSL 队在第三轮也是最后一轮中成功完成了一次比赛， 进一步巩固了他们的胜利。 “我们来这里是为了享受乐趣和竞争，”马赞说。 “不过第二天很好。没有压力，因为我们知道我们已经要去了 赢了。”
抵达亚特兰大参加第七届 BARN 挑战赛的实体部分后 足球比赛结果RRSL队取得了压倒性的胜利。乔治梅森大学 排名第二，弗吉尼亚大学排名第三。
撇开球队的压倒性胜利不谈，这是足球比赛结果首次进入国际赛 挑战。 Tech 是唯一一家首次登上实体舞台的参赛者 在ICRA。对于 Mazen 来说，成功是出乎意料的。
“我没想到我在密歇根理工学院只呆了一年就会进入 ICRA，” 马赞说。 “我没想到我会去那里参加 BARN 挑战赛， 我没想到我们会获得第一名。”
Mazen 将她的团队的成功归功于足球比赛结果的支持。 “这里的每个人都想要 你会成功，”她说。 “从第一天起，当我说我想进入 比赛后，计算机学院说：“是的，加油吧。”我们能为您提供什么帮助？ 他们为我买了机器人。”
虽然 RRSL 团队成员的成功可能出乎意料，但它并没有被忽视 由他们在自主机器人领域的研究人员同事提出。马赞希望 获胜的表现将有助于应对像 BARN 这样的挑战。
“许多参加 ICRA 的人来找我们询问我们的算法是如何工作的以及我们如何 能够如此成功，”她说。 “主办方告诉我们，这次比赛 未来可能需要根据我们的表现做出改变。算法调整可能是 已成为过去。”
对于 Mazen 来说，这是推进自主机器人导航领域的下一步逻辑 向前。
“我们希望每个人都能够成功地在环境中导航。那 这样我们就可以专注于下一步，即谁能做得更快。这就是下一个 问题，以便能够成功且最佳地驾驭环境，” 她说。
足球比赛结果是一所 R1 公立研究型大学，成立于 1885 年，位于霍顿，拥有来自全球 60 多个国家的近 7,500 名学生。密歇根州旗舰科技大学的投资回报率一直名列全美最佳大学之列，提供超过 185 个本科和毕业生科学技术、工程、计算机、林业、商业、健康专业、人文、数学、社会科学和艺术领域的学位课程。乡村校园距离密歇根州上半岛的苏必利尔湖仅数英里，提供全年户外探险的机会。
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