Алексей Бурков — о курсе по робототехнике и ROS в Университете ИТМО

Занятие на курсе Алексея Буркова. Источник: блог Алексея Буркова на «Хабре»

В мае я провел учебный курс для студентов ИТМО по Robot Operating System. Экзаменационным заданием было соревнование AutoRace, Visual SLAM и алгоритм походки четвероногого робота.

В видео презентация выпускников курса про совместные исследования ИТМО с Лабораторией робототехники Сбера по разработке алгоритма походки четвероногого робота-собаки.

Давно занимаясь робототехникой и программированием, понял, что для меня важно отдавать другим накопленные знания и опыт. А в идеале выстроить поток так, чтобы это распространялось как самоподдерживающаяся волна. В рамках этой идеи веду ROS-сообщество на русском языке и периодически преподаю в разных университетах, сделал учебную программу по ROS в «Школе 21» и скоро выйдет курс в Edutoria.

Есть такой метод Фейнмана: «как по-настоящему выучить что угодно и никогда не забыть». Он заключается в том, чтобы объяснить тему другому человеку, далекому от этого предмета. В целом как-то и раньше к этому интуитивно пришел, но, когда видный ученый подтверждает эту теорию, понимаешь, что это правильный путь. Поэтому самые главные знания пытаюсь передать в виде курсов, статей, докладов. Только по обратной связи от студентов и слушателей можно понять, что действительно разобрался в теме.

В прошлом году ко мне обратился Колюбин Сергей Алексеевич — доктор технических наук, профессор факультета систем управления и робототехники Университета ИТМО — с предложением провести учебный курс по ROS в ИТМО. Мы уже ведем с ним совместную научную деятельность с несколькими группами студентов, поэтому идея о проведении курса с передачей практического опыта полученного в Лаборатории робототехники Сбера хорошо ложилась в общую работу. Так началась работа по доработке курса по ROS для студентов ИТМО.

Раньше я преподавал ROS-курс для студентов МИСиС и собрал обратную связь от них и тестеров «Школы 21». Замотивировать, заинтересовать, удержать внимание, сделать так, чтобы студенты дошли до конца, смогли использовать знания в будущем — скажу я вам, не такая простая задача, как кажется. Современное поколение молодежи и похоже и непохоже на те годы, когда я сам учился в университете. Главное отличие — эффект золотой рыбки: неспособность самостоятельно держать вдолгую фокус внимания и осваивать длинные знания — с этим нужно работать. Пару идей у меня по решению этого вопроса родилось в последние дни курса.

Для будущих студентов и инженеров отвечу на вопросы: почему на этот курс стоит пойти и чем он лучше других курсов по робототехнике?

В курсе собран мой опыт разработки более пяти роботов в Лаборатории робототехники Сбера; я рассказываю про самые современные технологии, которые есть только в научных статьях и еще не описаны в книгах. Студенты, которые проходили у меня стажировку, успешно работают в Лаборатории робототехники Сбера, СТК и других ведущих робототехнических компаниях. Программа курса содержит наиболее востребованные темы по робототехнике, которые получилось «впихнуть» в отведенное время. Квалификационным заданием является соревнование в Gazebo, а не письменный экзамен.

Темы курса, которые были затронуты по программе:

• История ROS.

• Робототехнические компании, использующие ROS.

• Российское ROS-сообщество.

• Рабочее пространство Catkin.

• Коммуникации Topic. Написание простого Publisher и Subscriber.

• Продвинутые способы коммуникации: Service, Action.

• Преобразование координат в роботе TF2.

• Создание модели робота для визуализации и симуляции в Gazebo.

• Симуляция сенсоров в Gazebo.

• Соревнование по поиску выхода из лабиринта.

• Одновременное построение карты и локализация робота.

• Навигация и планирование пути робота.

• Манипулятор и захват объектов с программой MoveIt.

• Машинное зрение в робототехнике. Visual SLAM.

• Поведение роботов: машина состояния и деревья поведения.

• Соревнование AutoRace.

Часть из вводной лекции

В конце устроил соревнования в симуляторе Gazebo на основе AutoRace. Студенты разбились на команды по 2−3 человека и в течение курса разрабатывали свой ROS-пакет управления роботом для победы в соревновании.

Студенты ИТМО могут участвовать в совместных исследованиях с Лабораторией робототехники Сбера, в рамках которых они могут приезжать в Лабораторию робототехники Сбера, пользоваться роботом-собакой, роботом-курьером и различными сенсорами в лаборатории. У каждой рабочей группы есть наставник из лаборатории, и они могут обращаться к другим сотрудникам с вопросами.

Полная версия текста опубликована в блоге Алексея Буркова на «Хабре»