Forester — шагающий робот-лесопатолог
Над своим новым проектом призер Всемирной олимпиады по робототехнике 2016 года Даниил Нечаев работает всего неделю. Для прошлых соревнований он вместе с другими учениками лаборатории собрал робо-руку, которая с помощью 3D-сенсора Leap Motion повторяет движение руки человека-оператора и может использоваться для работы с опасными веществами. Именно этот проект, получивший название Nuclear Waste Taker, занял второе место на Всемирной олимпиаде по робототехнике в Нью-Дели.
Новая разработка призвана решать проблемы экологии. Шагающий робот Forester, или, как его иногда называют в лаборатории, «робот-лесопатолог», может следить за состоянием леса, заменяя на этом поприще десяток людей: собирать всю актуальную информацию о состоянии деревьев, определять участки, нуждающиеся в санитарной вырубке, и даже предупреждать лесные пожары.
Принцип работы заключается в следующем: до определенного участка леса, где роботу предстоит производить анализ, его будет доставлять квадрокоптер. А уже потом, самостоятельно отцепившись от аппарата, Forester приступит к делу: положение робота будет отслеживать закрепленная на нем камера, благодаря которой с помощью специальных алгоритмов он будет понимать, насколько он продвинулся от точки высадки. Специальный датчик поможет точно измерить расстояние до объекта и определить, где находится дерево. Кроме того, благодаря другим датчикам Forester сможет понять, что конкретно за дерево он анализирует и в каком состоянии оно находится, объясняют разработчики устройства Даниил Нечаев и ученик физико-математического лицея № 239 Максим Михайлов.
Идея проекта — отклик на новое творческое задание Всемирной олимпиады по робототехнике (World Robot Olympiad 2017), которая в этом году пройдет в Коста-Рике. Одна из категорий соревнований, намеченных на ноябрь 2017 года, включает разработку роботов для решения одной из четырех актуальных задач: «получение недорогостоящей и чистой энергии», «создание устойчивых городов и населенных пунктов», «борьба с изменением климата» и «сохранение экосистем суши».
«После того, как были опубликованы темы Всемирной олимпиады этого года, мы сразу же начали думать, какого робота сделать в этот раз. Поискали информацию по разным темам и наткнулись на видео, где изображено, как люди ходят с инструментами, замеряют деревья, все записывают. Мы сразу подумали, зачем это делать людям, ведь можно поручить это роботам. Так возникла идея сделать робота, который будет составлять карту леса, чтобы вести статистику, определять, в каких местах необходимо делать санитарные вырубки и так далее. Кроме того, пока этот робот летит на коптере, он может заметить дым, предупредить о лесном пожаре», — рассказывает ученик физико-математического лицея № 30 Даниил Нечаев.
Forester уже «научился» вставать и садиться — всего же в роботе будет использовано восемь сервомоторов, которые будут отвечать за его передвижения. На доработку проекта у его авторов осталось три недели. Уже в апреле робот, следящий за лесом, примет участие в городских соревнованиях, в том числе в Турнире двух столиц. Но перед тем, как попасть на Всемирную олимпиаду в Коста-Рику, ему предстоит пройти не только городской отбор, но и Всероссийские соревнования, которые состоятся в IT-городе Иннополис (Республика Татарстан) в июне.
Робот-граффитчик
В рамках заявленной темы школьная команда Университета ИТМО планирует повезти в Коста-Рику и два других проекта. Среди них — «робот-граффитчик», который находит граффити на стене и может отделить его от полезной информации. Пока разработчики проекта научили робота стирать надписи, портящие облик зданий, однако в будущем не исключено, что он сможет сам закрашивать их подходящим цветом, придавая испорченной стене первоначальный вид, рассказывает тренер школьных сборных Университета ИТМО, сотрудник кафедры систем управления и информатики Университета ИТМО Игорь Лосицкий.
Робот-поводырь
Над третьим проектом трудятся самые маленькие ученики лаборатории, которым по 10−12 лет. Они делают на соревнования робота-поводыря для незрячих людей. Это устройство крепится на трость и благодаря определенной системе навигации может провести человека по нужному маршруту, предупреждая о всевозможных препятствиях.
ArtBot
А один из призеров прошлой Всемирной олимпиады, десятиклассник из физико-математического лицея № 239 Левон Погосов готовится в первый раз принять участие в соревнованиях в США. На RoboGames (одно из самых масштабных ежегодных соревнований по робототехнике в мире) разработчик планирует повезти робота-декоратора, который расписывает воздушные шарики.
«На этих соревнованиях есть специальная секция под названием ArtBot. Сюда входит все, что связано с креативными роботами, с искусством. Мы готовим проект как раз под это направление, — рассказывает он. — На тех соревнованиях, в которых мы участвуем, американские делегации обычно слабо представлены. Поэтому участие в RoboGames, помимо прочего, поможет составить нам представление, какие проекты выставляются на американской площадке, понять общемировой уровень развития школьной робототехники«
Разговорчивый Seldon
Ребята работают и над многими другими проектами, помимо конкурсных. Например, Даниил Нечаев и Максим Михайлов параллельно ведут работу над человекоподобным роботом по имени Seldon, который сможет самостоятельно передвигаться и общаться с людьми. Пока он только учится и может ответить на ограниченный круг вопросов, например, «Зачем ты создан?» или «Кто ты по жизни?». Но в будущем, как полагают разработчики, он вполне сможет предложить сделать с ним селфи и общаться на более пространные темы.
Где взять идеи и как применить свои знания на практике?
Сейчас над проектами лаборатории трудится порядка 20 школьников — это чемпионы и призеры различных соревнований по робототехнике и даже победители олимпиад по физике. Но прийти сюда могут и пятиклассники, уже знающие азы робототехники и желающие применить свои знания в собственных проектах. Здесь ребята определяются, чем им интереснее заниматься в будущем: будут ли они «чистыми» программистами, исключительно конструкторами или намерены сочетать в себе разные компетенции, рассказывает тренер школьных сборных Университета ИТМО Игорь Лосицкий.
Кроме того, в лаборатории школьники, даже обладающие солидным бэкграундом в робототехнике, могут заполнить пробелы в знаниях. Например, по субботам здесь проводят курс по техническому зрению, а для тех, кто планирует делать проекты на Arduino, тоже в скором времени появится отдельный факультатив.
«Такие занятия позволяют, прежде всего, научиться творчески мыслить. Ведь у нас здесь в некотором роде смесь научной лаборатории и мастерской художника — одно постоянно помогает другому. Мы ставим перед собой и решаем самые разные задачи — не важно, есть тема конкурса, нет темы, надо создать нечто такое, чего раньше не было, пофантазировать. И при этом, учитывая свои технические знания и возможности, воплотить это в жизнь. Кроме того, здесь ребята очень активно общаются между собой, это тоже поможет им с точки зрения дальнейшей реализации. У нас есть дети, которые смогут вас убедить в чем угодно, это точно. Поэтому даже если ребята и не планируют связать свою дальнейшую карьеру с робототехникой, полученные умения, в том числе инженерные знания и навыки в программировании, на 100% пригодятся им в дальнейшей жизни», — отмечает Игорь Лосицкий.
Самые сложные задумки школьникам помогают реализовывать студенты Университета ИТМО. Например, во время работы над проектом Nuclear Waste Taker более опытные разработчики подсказали, как исправить ошибку в математике и позволить руке более естественно манипулировать предметами, говорит ассистент кафедры систем управления и информатики Университета ИТМО Александр Капитонов. В будущем такое сотрудничество может вылиться в ряд совместных серьезных проектов, а также в создание смешанных команд для участия в соревнованиях, добавляет Игорь Лосицкий. Более подробно о последних разработках и проектах студенческого конструкторского бюро Университета ИТМО читайте в следующих материалах.
