ARPA地下挑战赛旨在增强机器⼈系统的⾃主性，以快速探索地球和太空中的地下环境。其目的在加速军事，商业和政府领域的最新研究。为了竞争，团队必须开发完全⾃主的系统来探索地下空隙，同时将重点放在⾏星探测和地⾯应⽤上，例如在矿⼭，⼭洞和⾃然灾害后的搜索和救援。
CoSTAR团队是NASA喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory），麻省理工学院（MIT），加利福尼亚理工学院（Caltech），韩国高级科学技术学院（KAIST）和瑞典吕勒奥工业大学（LTR）的合作团队。CoSTAR由来自世界各地的60名工程师组成，是参加国防高级研究计划局（DARPA）发起的由四个部分组成，为期三年的挑战赛的十个团队之一。挑战赛包括三个巡回赛：隧道巡回赛，城市巡回赛和洞穴巡回赛，以及一个将所有三个环境都融合在一起的决赛。如果成功，该团队将获得200万美元的资助，用于资助未来的研究项目。在撰写本文时，CoSTAR团队在隧道赛中排名第二，在城市赛道中排名第一，
(该团队的自主机器人（名为Nebula）每台都装有大约15个Markforged 3D打印的零件)
挑战
每个赛道的地形都大不相同。有些挑战是在崎岖的地形上，有些挑战则是在光线较暗的场景中，有些挑战甚至要在阶梯上行走。自主机器人必须能够在恶劣的条件下进行导航，这在测试过程中通常会导致机器人跌落并损坏关键零件。CoSTAR团队不仅需要提前准备好抗冲击，轻巧的防护系统，而且还需要对损坏的零件进行快速的现场维护，并在两次运行之间快速设计进行变更以保持竞争优势。如果零件在现场发生故障，则可能导致CoSTAR无法完成比赛。团队经常进入未知领域，因此他们必须配备合适的工具来快速做出反应。
该团队正在与Boston Dynamics合作，并为比赛租用了一些Spot机器人。CoSTAR的工程师和设计师必须快速设计并创建额外的组件，例如支架和外壳，以确保Spot能够成功完成比赛。以前，他们使用木材，机械加工或镭射切割机来制造零件。他们认识到他们需要准备另一个方案来保持领先地位，而3D打印是快速的，可作为在需要更换固定零件时的理想解决方案。
为了满足这一需求，该团队带来了一款简单的FDM 3D打印机，使用的是PLA材料。但是，它只能打印对原型有用的零件，而不是最终生产的零件，实际上，零件的强度不足以保护机器人进入不确定的地形，并有可能使关键零件损坏而无法在现场使用。举一个关键的例子，机器人顶部昂贵的雷达传感器，必须不惜一切代价加以保护。用于保护它的材料必须具有很高的刚度和减振性，以使来自传感器的信号能够提供有效的数据。该团队还发现，他们的PLA材料 打印的零件表面粗糙且不够精准，因此，他们在打印后花费了大量的时间用于研磨零件。
(3D团队为其价值7,000美元的雷达传感器打印了一个“笼子”，该传感器经过几次敲击却从未受到损坏)
解决方案
幸运的是，该团队改用了Markforged 3D打印机。当CoSTAR团队的一些成员为JPL工作时，该团队已经掌握了Markforged 3D打印机和强大的云端Eiger软件，可以生产出重量轻，坚固，功能强大的零件，而没有任何几何形状限制。团队意识到Markforged是可满足其所有要求的可靠选择。研究小组发现，使用Markforged打印的支架和安装架，在实际应用过程中胜过了铝制支架，并且重量更轻。最重要的是，Markforged打印的零件可以被敲打并重复使用，而不会发生任何故障。团队使用了许多连续性碳纤维增强材料，为7,000美元的雷达传感器量身制作了3D打印的笼子。虽然零件受到了一些撞击，但雷达传感器从未遭受任何损坏。
在比赛中，团队在Markforged合作伙伴GovSmart的帮助下，将Markforged机器的数量从一台增加到三台。Markforged随后在2020年赞助了该团队，并提供了第四台机器。CoSTAR将零件带入了前两个挑战，将其中几台打印机安装在自己的酒店房间中，隔夜生产零件供第二天现场使用。对他们而言，3D打印机的稳定性对团队而来说极为重要，因为他们通常会花很长的时间来设计零件，并希望能在第二天早上进行测试和组装。幸运的是，他们的Mark Two 3D打印机为他们在短时间内交付了高质量的产品。
未来
DARPA地下挑战赛可能只是某些比赛，但远远超过CoSTAR。对他们而言，这一挑战是开展月球，火星甚至土星和木星，以及一些卫星上的地下探勘工作的一个起点。通过构建分析比赛中机器人的能力，该团队希望NASA JPL在未来的任务中能够探索地下环境，以了解生命的发展，探索其他星球上是否有生命以及未来是否适合让人类居住。增材制造技术正在帮助他们，证明新技术可以使他们成功。
Markforged为成为CoSTAR的供货商和赞助商感到自豪。
