В Таллине завершились крупнейшие в Восточной Европе соревнования роботов Robotex-2016. Автономные роботы показали себя в битвах сумо, водных гонках, наземных ралли и многих других испытаниях. Конкурсы собрали более 2600 разработчиков из вузов и компаний, в числе которых были и участники студенческой лаборатории Университета ИТМО MT.lab, приехавшие в Эстонию со своими роботами. Они рассказали, как проходят такие соревнования: можно ли роботам толкаться на арене, опрокидывать друг друга на гоночной трассе и обрызгивать водой на водном ралли.
В этом году Robotex традиционно был организован Таллинским техническим университетом. В 23 разных конкурсах участвовали 1 137 роботов. Кроме соревнований на скорость, маневренность и умение ориентироваться в пространстве, на Robotex были представлены и другие задачи — например, команды могли разработать интерфейс системы для управления роботом с помощью сигналов мозга.
Кроме того, параллельно с соревнованиями проходила выставка современных разработок в области мехатроники и робототехники. Аспирант кафедры мехатроники Университета ИТМО Дмитрий Куприянов и рабочая группа студенческой лаборатории MT.lab представили посетителям разработанный прототип образовательного комплекса для изучения робототехники MT.Evolute. Модули комплекса могут быть заменены, кроме того, для его работы можно использовать любую элементную базу.
«Особый интерес для нас эти соревнования представляют из-за своего технического регламента, который поощряет разработку роботов собственных конструкций для участия в большинстве дисциплин», — говорит Дмитрий Куприянов
Лаборатория MT.lab была создана в 2012 году на базе кафедры мехатроники. Сегодня студенты и школьники могут разрабатывать там собственные проекты и участвовать с ними в различных конкурсах. Все проекты, которые Университет ИТМО представил на Robotex, были сделаны в лаборатории. Студенты привезли роботов для участия в водном ралли, наземных гонках Folkrace и битве роботов-сумоистов.
Водное ралли
Водное ралли проходит в специальном бассейне-лабиринте. Особенность гонки в том, что разработчикам роботов никогда не известно заранее, какая именно трасса будет построена для соревнования: участники видят ее за несколько минут до старта. Это значит, что конструкторам необходимо заранее предусмотреть все возможные варианты развития событий. Например, в прошлом году организаторы Robotex сделали стенки бассейна прозрачными. В результате те роботы, у которых были световые, а не ультразвуковые датчики, оказались практически слепы при гонке, так как световые импульсы датчиков не отражались от прозрачных стенок, и устройство не могло сориентироваться в пространстве.
Главная задача робота, участвующего в водном ралли, — пройти три круга трассы и при этом не перевернуться, не быть опрокинутым соперником и не потонуть, рассказал «бронзовый» призер соревнования из Университета ИТМО Борис Шаханов. Как именно устройство будет проходить дистанцию — под водой или над ней — не имеет значения. При разработке плавающего робота важно сделать его герметичным, а также не очень громоздким, иначе ему сложно будет обходить препятствия, специально вмонтированные в лабиринт трассы. Масса и объем робота должны быть рассчитаны так, чтобы он был маневренным и быстрым, так как скорость преодоления трассы также учитывается жюри.
По словам призера, ему необходимо улучшить маневренность робота, повысить мощность мотора, чтобы аппарат плыл быстрее. В качестве датчика разработчик использовал устройство с ультразвуковыми волнами по типу эхолокатора.
Наземная гонка
Наземные гонки Folkrace традиционно проходят на Robotex и собирают огромное количество участников. В одном заезде участвуют пять роботов. Затем победители промежуточных этапов соревнуются между собой. Трасса гонки также заранее неизвестна участникам. Вдоль нее создаются различные препятствия: ямы, провалы, выступающие стенки или стоящие посреди дороги столбы, валяющийся мусор. В этом году неожиданностью для участников стало то, что поверхность гоночного лабиринта была скользкая.
«У нашего робота возникли проблемы на подъеме в горку: колеса проскальзывали. Снять очки могли за завершение круга в противоположном направлении», — сказал разработчик робота Иван Устюгов.
В этом ралли роботам не запрещается толкать или переворачивать соперников, поэтому устройство должны быть сконструировано так, чтобы он не перевернулся при ударе. При этом разработчики не ограничены в выборе составляющих и комплектующих для своего устройства.
Битва роботов-сумоистов
Битвы роботов-сумоистов являются одним из самых популярных и старых конкурсов Robotex. Как и в более привычном нам сумо, необходимо вытолкать соперника за пределы площадки. Здесь разработчики также вольны конструировать таких роботов, каких захочется. Единственное ограничение заключается в габаритах робота: его размеры не должны превышать 10×10 см, а вес — 500 грамм. Также нельзя монтировать в робота различные устройства, которые могут повредить аппарат противника, например, ножи. Механическим сумоистам можно только толкаться.
В целом, все участники привозят на соревнования похожие устройства, которые наиболее оптимально подходят для боя — плоский аппарат со специальным «ковшом», которым можно поддевать соперника, ограничивая его движение. Чаще всего такие роботы поворачиваются, как танки, то есть вокруг своего геометрического центра. Для ориентации используется инфракрасный датчик. Как и во всех остальных соревнованиях, робот должен быть автономным.
«Немного обидно, что наш робот не занял призовое место, но несколько роботов ему удалось вытолкать. Мы делали ставку на мощность мотора, старались сделать „ковш“ побольше. У соперников же все было по минимуму, был виден высокий уровень подготовки, да и опыт предыдущих лет давал о себе знать», — прокомментировал разработчик Никита Копьев.
Управление роботом с помощью сигналов мозга
Студенты Университета ИТМО также приняли участие в хакатоне, в рамках которого команда должна была разработать нейроинтерфейс для управления колесным роботом. Это можно было делать в специальном шлеме, либо с помощью «силы мысли», либо с помощью поворотов головы благодаря встроенному акселерометру.
Изначально команда Университета ИТМО сконцентрировалась на проектировании алгоритма машинного обучения для управления роботом «силой мысли». Ребята были единственные на соревнованиях, кто за полтора дня хакатона создали решение на основе машинного обучения. Модель работала, но была недостаточно стабильна, чтобы конкурировать с роботами, управляемыми наклоном головы. Поэтому в конце хакатона команда Университета ИТМО решила все-таки использовать акселерометр.
«Сначала мы хотели сделать высокотехнологичное наукоемкое решение. Однако потом мы поняли, что это неважно, и жюри оценивает не „крутизну“ проекта, а просто то, какую дистанцию управляемый с помощью шлема робот сможет проехать по трассе. Поэтому мы изменили нашу стратегию», — сказал Никита Копьев.
Это было одно из самых сложных заданий. Мало кто из роботов доехал до конца трассы, поэтому жюри оценивало участников по количеству поворотов и углов, которые смогли преодолеть роботы. Команда Университета ИТМО заняла четвертое место, что достаточно хороший результат, так как вуз впервые участвовал в этом хакатоне.
Также на Robotex вуз представляли студенты Роман Скрипко и Юрий Камнев. На будущий год участники лаборатории MT.Lab намерены оптимизировать роботов для конкурса, а также продолжать разрабатывать новых как для соревнований, так и в качестве учебных проектов.
