Как русские ребята побеждают на соревнованиях по робототехнике!

Юные русские робототехники не первый год занимают призовые места на международных соревнованиях. Мы поговорили с тремя призерами соревнования RoboCup.

Пандемия ускорила внедрение роботов во все сферы жизни – кажется, во всем мире люди задумались о дронах, которые заменят курьеров, промышленных роботах, которые выйдут на работу и не заболеют, и о медицинских роботах, которые смогут заботиться о людях с COVID-19.

Россия не отстает: согласно данным отчета Международной федерации робототехники, страна заняла второе место в мировом рейтинге производителей сервисных роботов. Не первый год команды из России занимают призовые места на Всемирной Олимпиаде Роботов и на соревнованиях RoboCup.

1. Олег Марченко, 21 год

Первое место на Всемирной олимпиаде роботов 2017, основная старшая категория, Новосибирск, команда Бином (Лига роботов)

https://cdni.rbth.com/rbthmedia/images/2020.12/original/5fce0b0185600a587d763387.jpg

Олег Марченко – Пресс фото

В 2014 году я познакомился с Лигой роботов, начал участвовать в соревнованиях и олимпиадах по робототехнике. Отбор в России многоступенчатый: сначала местный (городской) этап, потом региональный, дальше всероссийская олимпиада, потом у нас есть федеральные учебно-тренировочные сборы и мировой уровень – Всемирная Олимпиада Роботов.

В 2014 году на отборе в России мы стали одиннадцатой командой и не прошли в десятку лучших, чтобы продолжить участие в соревнованиях. В 2015 году мы уже попали в сборную, поехали на мировую олимпиаду, это был серьезный повод не бросать то, что мы делали. Первый раз мы были даже не в середине рейтинга, оказались в конце. И стали готовиться к следующей мировой олимпиаде в 2016 году.

Там должны выступать полностью автономные роботы. Команда их заранее конструирует, программирует и выпускает на поле в автономном режиме, где робот сам двигается, ориентируется с помощью датчиков, манипулирует предметами. Подходить к роботу и как-то влиять на его движение мы не можем.

То есть все, что ты мог сделать, ты сделал до этого. И вот в 2016 году мы в финале на мировой олимпиаде. Начинается выступление нашего робота, вокруг огромная толпа людей, сотни фотоаппаратов. Робот запускается, начинает ехать, все идет хорошо и в какой-то момент он просто съезжает с линии.

На тренировках такого никогда не было, мы это не ожидали. Весь зал ахнул. Мы поехали домой, и, конечно, сильно переживали, в какой-то момент решили все бросить, но потом сели, проанализировали всю ситуацию. Мы не предусмотрели, что робототехника отличается от программирования тем, что внешний мир кардинально влияет на ситуацию.

Наша задача как разработчиков и конструкторов была сделать так, чтобы робот был готов к внешним воздействиям среды: в 2017 году весь год мы работали над этим. Мы снимали на вспышку, пинали робота во время попытки, мы хотели быть уверенными, что никакая внешняя сила не повлияет на наш результат.

В 2017 году на мировой олимпиаде звезды сошлись, мы были максимально готовы, задание было непростым, но мы понимали, что наши конкуренты не могли достичь того уровня результативности даже на мировой олимпиаде. И в 2017 году мы стали чемпионами мира.

После мы взяли перерыв, поступали в университет, но в 2018 году решили повторить успех и поехали на мировую олимпиаду в Таиланд. Все сложилось не так успешно, мы попали в топ-16 команд старшей категории, не вошли в лидеры, там уже шло состязание на доли секунды, а наш робот отставал на пару секунд. Однако нас наградили номинацией за лучшее решение в категории, это очень приятно.

2. Василий Дунаев, 18 лет

Первое место на Всемирной олимпиаде роботов 2018, категория Open, Senior High Санкт-Петербург, команда из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) и Президентского Физико-Математического Лицея №239.

https://cdni.rbth.com/rbthmedia/images/2020.12/original/5fce0b0285600a587d763388.jpg

Василий Дунаев (второй слева) – Пресс фото

На Всемирной Робото Олимпиаде (ВРО) есть несколько категорий. Например, одна часть – когда у вас есть четкое задание и вы соревнуетесь в том, кто быстрее, лучше его выполнит. Но также есть творческая категория. У нее формат такой – вам дается выставочная ячейка 2 на 2 метра и 5 минут времени, чтобы представить проект.

Когда у вас есть четкое конкретное задание, это позволяет собраться, думать в одном направлении, появляется множество оригинальных, нестандартных решений. А в творческой категории все еще существует дух соревновательности, но вам позволено мыслить творчески, делать все, что взбредет в голову.

Я не с первого раза занял первое место в творческой категории на ВРО, мы участвовали еще в 2014 году. Олимпиада проходила в Сочи, и я занял второе место в младшей категории. И только в 2018 году мы заняли первое место в Таиланде на ВРО уже старшей категории.

Тогда мы взяли первое место, представляя робота, который автономно собирал клубнику с грядки. Звучит просто, но на самом деле у нас была камера, робот с помощью нейросети находил ягоды, определял их состояние, загружал все это в базу данных, пользователь через приложение заказывал себе эту ягоду, робот ехал и с помощью мягкого силиконового пневматического захвата собирал ягоду, отвозил в дрон, дрон взлетал.

Это кажется просто, но на самом деле результат огромной работы, множество технологий были собраны вместе. Мало того, что это нужно было заставить работать одновременно, так еще синхронизировать совершенно разные  технологии.

После мы создавали проект для RoboCup in Stage – это человекоподобный робот-девушка, которая играла на флейте. Робот, она же девушка Эльза, по-настоящему играет на флейте, дует, зажимает пальцами отверстия на флейте. Также она может слышать аккорды, которые играет гитарист, распознавать их и в этой тональности сочинять собственную мелодию, а далее исполнять ее вместе с человеком. То есть тоже очень сильный с технологической точки зрения проект.

Подобные проекты развивают фантазию, это помогаем намсерьезно продвигаться в разных областях робототехники. Например, в мягкой робототехнике [которая использует гибкие, легко деформируемые материалы, что позволяет роботам адаптироваться к разным задачам - от моделирования водных существ до проведения хирургических операций] – очень интересной и перспективной сейчас области.

3. Родион Анисимов, 21 год

Второе место на [email protected], студент МГТУ им. Баумана

https://cdni.rbth.com/rbthmedia/images/2020.12/original/5fce0b0285600a587d763389.jpg

Родион Анисимов – Пресс фото

Я учусь на кафедре СМ-7 мехатроника-робототехника, являюсь капитаном команды Bauman Robotics Club. С командой мы выступали на соревнованиях RoboCup. Там есть 2 категории: в старшей участвуют студенты, и в ней есть 3 подразделения. Первое и начальное – то, с чего RoboCup начинался, это футбол гуманоидных роботов, второе – это [email protected], где робот должен решать задачи в реальном жилом помещении, например, в прошлом году стояла задача в супермаркете собрать корзину продуктов.

И третья часть соревнований, в них мы и участвуем, это [email protected] – где имитируется складское помещение, на котором сервисный робот должен разложить некоторые объекты правильным образом на столах. Все предметы изначально лежат случайным образом, и роботу посылается задание, в котором указано, с какого стола на какой стол нужно перенести объект, при этом сами объекты – это гайки, винты, то есть что-то связанное с механикой. Также есть побочные задания – например, робот в отверстие должен забросить подходящую деталь.

Этими соревнованиями мы занимаемся второй год, соответственно два года подряд заняли в них второе место, уступая только команде из Сингапура. Мне нравится, что это мероприятие больше заточено на развитии робототехники как научной области. Задания даются наукоемкие, профессиональные, в выполнении применяется много различных областей.

В заданиях задействуется полноценная навигационная программа, когда строится карта помещения с помощью лазерного дальномера и робот на этой карте должен ориентироваться. Применяется камера стереозрения, с помощью которой детектируются объекты, и все это делается с помощью нейросетей.

Команды-участники в дни соревнований обмениваются опытом, рассказывают про технические решения, а весь код, который используется в роботах, выкладывается в открытый доступ. Это сделано специально для развития индустрии. Здесь используются разные знания: теория вероятности, линейная алгебра, математический анализ – все вместе.

Помимо RoboCup, я занимаюсь и другими проектами. Например, в прошлом году мы ездили в Китай на конференцию с проектом применения интернет-вещей в сервисной робототехнике. Там для сервисного гуманоидного робота мы делали полностью систему управления и интерфейс для того, чтобы человек мог с этим роботом взаимодействовать.

Беседа прошла в рамках проекта «Среда Роботов», организованного Робостанцией на ВДНХ в сотрудничестве с Национальной Ассоциацией участников рынка робототехники и youtube-каналом PRO Роботов. Каждую среду до конца декабря на официальном сайте Робостанции и YouTube канале «PRO Роботов» проходят онлайн-встречи, куда приглашаются эксперты по робототехнике со всего мира.