Jak Rusové vítězí v robotických soutěžích

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Není to první rok, co mladí ruští robotikové získávají ceny na mezinárodních soutěžích. Mluvili jsme se třemi výherci soutěže RoboCup.

Pandemie urychlila zavádění robotů do všech sfér života – zdá se, že lidé na celém světě uvažují o dronech, které nahradí kurýry, průmyslových robotech, kteří budou chodit do práce a nebudou nemocní, a lékařských robotech, kteří se dokážou postarat lidí s COVID-19.

Rusko nezůstává pozadu: podle zprávy Mezinárodní federace robotiky se země umístila na druhém místě světového žebříčku výrobců servisních robotů. Není to poprvé, co týmy z Ruska získaly ceny na Světové robotické olympiádě a na soutěžích RoboCup.

1. Oleg Marčenko, 21 let

První místo na World Robot Olympiad 2017, hlavní kategorie seniorů, Novosibirsk, tým Binom (Liga robotů)

Oleg Marčenko - Tisková fotografie

V roce 2014 jsem se seznámil s Ligou robotů, začal se účastnit soutěží a olympiád v robotice. Výběr v Rusku je vícestupňový: nejprve místní (městská) scéna, poté krajská, poté Všeruská olympiáda, dále tu máme federální soustředění a světovou úroveň – Světovou robotickou olympiádu.

V roce 2014 jsme se na výběru v Rusku stali jedenáctým týmem a neprobojovali se do první desítky, abychom pokračovali v soutěži. V roce 2015 jsme se už dostali do reprezentace, jeli na světovou olympiádu, to byl vážný důvod nevzdat to, co děláme. Poprvé jsme nebyli ani v polovině hodnocení, skončili jsme na konci. A začali se připravovat na další světovou olympiádu v roce 2016.

Tam by měli vystupovat plně autonomní roboti. Tým je předem navrhne, naprogramuje a vypustí na hřiště v autonomním režimu, kdy se robot sám pohybuje, orientuje se pomocí senzorů a manipuluje s předměty. Nemůžeme se k robotovi přiblížit a nějak ovlivnit jeho pohyb.

To znamená, že všechno, co jsi mohl udělat, jsi dělal předtím. A tak jsme v roce 2016 ve finále na světové olympiádě. Začíná představení našeho robota, kolem obrovského davu lidí, stovek kamer. Robot nastartuje, začne se pohybovat, vše jde dobře a v určitém okamžiku prostě sjede z linky.

To se na tréninku nikdy nestalo, nečekali jsme to. Celá místnost zalapala po dechu. Šli jsme domů a samozřejmě jsme měli velké obavy, v určité chvíli jsme se rozhodli se vším skončit, ale pak jsme si sedli a analyzovali celou situaci. Nepředvídali jsme, že robotika se liší od programování tím, že vnější svět drasticky ovlivňuje situaci.

Naším úkolem jako vývojářů a konstruktérů bylo připravit robota na vnější vlivy prostředí: v roce 2017 jsme na tom pracovali celý rok. Stříleli jsme bleskem, kopali do robota při pokusu, chtěli jsme mít jistotu, že žádná vnější síla neovlivní náš výsledek.

V roce 2017 se na světové olympiádě sešly hvězdy, byli jsme maximálně připraveni, úkol nebyl jednoduchý, ale pochopili jsme, že naši závodníci nemohou dosáhnout takové výkonnosti ani na světové olympiádě. A v roce 2017 jsme se stali mistry světa.

Poté jsme si dali pauzu, nastoupili na univerzitu, ale v roce 2018 jsme se rozhodli úspěch zopakovat a vyrazili na světovou olympiádu do Thajska. Vše nedopadlo tak úspěšně, dostali jsme se mezi 16 nejlepších týmů seniorské kategorie, nestali se lídry, tam už probíhala soutěž o zlomek vteřiny a náš robot byl o pár sekund pozadu. Byli jsme však oceněni nominací za nejlepší řešení v kategorii, což je moc hezké.

2. Vasilij Dunaev, 18 let

První místo na World Robot Olympiad 2018, kategorie Open, Senior High St. Petersburg, tým z Petrohradské národní výzkumné univerzity informačních technologií, mechaniky a optiky (ITMO) a Presidential Physics and Mathematics Lyceum č. 239

Vasily Dunaev (druhý zleva) - Tisková fotografie

Ve World Roboto Olympiad (WRO) existuje několik kategorií. Jedna část je například, když máte jasný úkol a soutěžíte v tom, kdo to udělá rychleji a lépe. Existuje ale také kreativní kategorie. Má následující formát – máte k dispozici výstavní buňku 2 x 2 metry a 5 minut času na prezentaci vašeho projektu.

Když máte jasný, konkrétní úkol, umožní vám to shromáždit se, přemýšlet jedním směrem a objeví se mnoho originálních, nestandardních řešení. A v kreativní kategorii je stále soutěživý duch, ale je dovoleno myslet kreativně, dělat, co vás napadne.

Nebylo to poprvé, co jsem na BPO vyhrál první místo v kreativní kategorii, zúčastnili jsme se už v roce 2014. Olympiáda se konala v Soči a v juniorské kategorii jsem obsadil druhé místo. A teprve v roce 2018 jsme obsadili první místo v Thajsku na BPO kategorie seniorů.

Poté jsme obsadili první místo a představili robota, který autonomně sbíral jahody ze zahrady. Zní to jednoduše, ale ve skutečnosti jsme měli kameru, robot pomocí neuronové sítě našel bobule, určil jejich stav, nahrál to vše do databáze, uživatel si toto bobule objednal přes aplikaci, robot jel a vybral bobule s pomocí měkkého silikonového pneumatického gripu najel k dronu, dron vzlétl.

Zdá se to jednoduché, ale ve skutečnosti je výsledkem hodně práce, spousta technologií se spojila. Nejen, že to bylo potřeba udělat, aby fungovalo současně, ale také bylo potřeba synchronizovat úplně jiné technologie.

Poté jsme vytvořili projekt pro RoboCup in Stage - to je humanoidní robotí dívka, která hrála na flétnu. Robot, alias dívka Elsa, opravdu hraje na flétnu, fouká a prsty drží otvory na flétně. Může také slyšet akordy, které hraje kytarista, rozpoznat je a složit si v této tónině vlastní melodii a poté ji předvést společně s osobou. To je také velmi silný projekt z technologického hlediska.

Takové projekty rozvíjejí představivost, což nám pomáhá vážně pokročit v různých oblastech robotiky. Například měkká robotika [která využívá flexibilní, snadno deformovatelné materiály, které umožňují robotům přizpůsobit se různým úkolům - od modelování vodních tvorů až po provádění operací] je v současnosti velmi zajímavá a slibná oblast.

3. Rodion Anisimov, 21 let

Druhé místo pro studenta Moskevské státní technické univerzity. Bauman

Rodion Anisimov - Tisková fotografie

Studuji na katedře CM-7 mechatronika-robotika, jsem kapitánem týmu Bauman Robotics Club. S týmem jsme se utkali na soutěžích RoboCup. Jsou 2 kategorie: starší se účastní studenti a jsou v ní 3 oddíly. Zaprvé, kde RoboCup začal, je fotbal humanoidních robotů, zadruhé musí robot řešit problémy ve skutečném obývacím pokoji, například loni byl v supermarketu úkol posbírat košík s potravinami.

A ve třetí části soutěže, které se účastníme, se simuluje sklad, ve kterém musí obslužný robot umístit nějaké předměty správným způsobem na stoly. Všechny předměty zpočátku leží náhodně a robotovi je zaslán úkol, který udává, ze kterého stolu na který stůl má být předmět přenesen, přičemž samotné předměty jsou matice, šrouby, tedy něco, co souvisí s mechanikou. Nechybí ani vedlejší úkoly – například robot musí hodit vhodnou součástku do díry.

Těmto soutěžím se věnujeme druhým rokem, respektive dva roky po sobě jsme v nich obsadili druhé místo a podlehli pouze týmu ze Singapuru. Líbí se mi, že tato akce je více zaměřena na rozvoj robotiky jako vědního oboru. Úkoly jsou zadávány znalostně náročné, odborné, při realizaci se využívá mnoho různých oblastí.

V úkolech se využívá plnohodnotný navigační program, kdy se pomocí laserového dálkoměru sestaví mapa místnosti a robot se na této mapě musí orientovat. Používá se stereovizní kamera, pomocí které jsou detekovány objekty, a to vše pomocí neuronových sítí.

Během dnů soutěže si zúčastněné týmy vyměňují zkušenosti, mluví o technických řešeních a veškerý kód, který se v robotech používá, je veřejně přístupný. To se provádí speciálně pro rozvoj průmyslu. Používají se zde různé znalosti: teorie pravděpodobnosti, lineární algebra, matematická analýza - vše dohromady.

Kromě RoboCupu se věnuji i dalším projektům. Například loni jsme jeli do Číny na konferenci s projektem o aplikaci internetu věcí v robotice služeb. Tam jsme pro servisního humanoidního robota vyrobili kompletní řídicí systém a rozhraní, aby člověk mohl s tímto robotem komunikovat.