«Миссия по спасению робота прошла успешно»: команда ИТМО выиграла хакатон на Международном фестивале «РобоФинист»

Ежегодный фестиваль «РобоФинист» ― одно из крупнейших соревнований для робототехников, которое проходит в России с 2014 года. В этот раз состязания состоялись на площадке DAA District в Петербурге с 19 по 23 октября. Одним из главных партнеров и соорганизаторов фестиваля выступает научно-производственное объединение «СтарЛайн» ― производитель умных решений для охраны автомобилей.

Третий год подряд «СтарЛайн» проводит на «РобоФинисте» собственный хакатон для инженеров автономного транспорта и искусственного интеллекта ― «StarLine Беспилотный». Соревнование проходит в два этапа: сначала все команды должны пройти квалификационный отбор, чтобы подтвердить свои компетенции и подготовиться к очным соревнованиям. В этом году в качестве квалификации участникам предоставлялась симуляция робота-исследователя в безлюдном городе. Участникам требовалось написать программу для робота, при помощи которой он сможет найти и прочитать все петроглифы (qr-коды), спрятанные в городе. С этой задачей справились только шесть команд из десяти, подавших заявки.

Очный этап длился пять дней ― в течение этого времени команды работали над многосоставной задачей: им нужно было в сжатые сроки разработать алгоритм компьютерного зрения, который позволил бы роботу не только картографировать сложно устроенное пространство лабиринта в режиме реального времени, самостоятельно сориентироваться в нем и обойти все препятствия, но также найти и идентифицировать другого робота, застрявшего в этом лабиринте. Причем спасаемый робот располагался в заранее неизвестном участникам месте.

Далее робот-спасатель должен был провести найденного робота по всему лабиринту до выхода. Задача осложнялась тем, что у того были отключены все сенсоры и камеры. И организаторы, и участники сходятся во мнении, что хакатон оказался самым сложным среди всех соревнований на «РобоФинисте». Это подтверждает и то, что только одна из шести команд-финалистов смогла выполнить задание. Только половина участников в том или ином виде справилась с навигацией по лабиринту, а задачу идентификации и локализации спасаемого робота смогла решить только команда Be2rLab (состав: магистрант Андрей Пеньковский и аспиранты Малик Мохрат и Жаафар Махмуд).

Как отмечает член победившей команды, студент второго курса магистратуры «Робототехника и искусственный интеллект» Андрей Пеньковский, если задача по ориентации робота в сложном пространстве в принципе была понятна, то над тем, как заставить «слепого» робота пройти по той же траектории, пришлось поломать голову:

«В итоге мы пошли на хитрость и использовали для детектирования специальные ARUCO-маркеры ― они позволили напрямую определить, как один робот расположен относительно второго. Далее мы выполняли простые кинематические преобразования (с системами координат) и вычисляли скорость, с которой второй робот (спасаемый) должен двигаться так, чтобы приблизиться к первому роботу (спасателю). Между роботами была организована беспроводная сеть связи, поэтому рассчитанные команды скорости первый робот передавал второму дистанционно. Это, можно сказать, первая хитрость. А вторая хитрость — чтобы детектировать ARUCO-маркер, первый робот должен всегда видеть второго, но это невозможно в случае, если второй движется за первым. Поэтому мы осознали допустимые изменения в плане сенсорики (установленные регламентом хакатона), и просто повернули камеру», ― объясняет Андрей Пеньковский.     

Другой участник команды BE2RLab, аспирант факультета систем управления и робототехники ИТМО Малик Мохрат, добавляет, что проблема заключалась еще и в крайне ограниченном времени ― решение нужно было придумать очень быстро. Поэтому пришлось дописывать код и проводить тесты буквально в последние минуты финала. Справиться с задачей помог опыт, накопленный участниками во время работы в лаборатории биомехатроники и энергоэффективной робототехники ИТМО, уверен он:

«Эта победа стала возможной благодаря нашей практике в сфере мобильных роботов и автономных систем навигации и работе над проектами в рамках М-платформы “Киберфизические системы нового поколения”, в том числе совместных проектов с "Лабораторией робототехники Сбера". Но также помогли решительность и настойчивость ― учитывая наши компетенции и навыки, мы были почти уверены, что добьемся значимого результата. Остальные команды тоже были очень хороши, и их подходы также были отмечены жюри. Скорее всего, им просто не хватило времени на завершение задачи»,― размышляет Малик Мохрат.

Проекты команды в области алгоритмов навигации и картирования

Как отмечает руководитель Международной лаборатории биомехатроники и энергоэффективной робототехники и М-платформы «Киберфизические системы нового поколения» Сергей Колюбин, победа в подобных соревнованиях демонстрирует высокий уровень подготовки специалистов. Совместная корпоративная магистратура со «Сбером» построена по принципу проблемно-ориентированного подхода, причем тематики проектов и профили компетенций студентов определяются совместно со специалистами из «Лаборатории робототехники Сбера» и затрагивают машинное обучение, компьютерное зрение, управление сложными, в том числе мультиагентными, робототехническими системами. Он добавляет, что цель участия в хакатонах — не победить остальных конкурсантов, а победить задачу —  преодолеть вызов, проверить свою способность быстро решить сложный технологический кейс. И задача университета — не просто дать знания, а подготовить студентов к практической работе над реальными проектами:  

«Сейчас тематика беспилотного вождения и автономных роботов будоражит умы исследователей по всему миру. И это не только математические упражнения, а большой рынок, в который вливаются серьезные инвестиции. Причем, как показывает практика, зачастую даже технологические гиганты не могут собрать сильные инженерные и исследовательские команды, и вперед вырываются стартапы и коллаборации между компаниями и университетами. Это лишний раз подчеркивает, что все это не столько борьба капиталов, сколько борьба талантов, человеческих умов, и люди здесь ― определяющий фактор. На мой взгляд, ключевая роль университетов в технологическом развитии —  профессионально развивать и давать возможность раскрыться талантливым молодым ребятам», — заключает Сергей Колюбин. 

Стоит отметить, что «СтарЛайн» уже давно сотрудничает с факультетом систем управления и робототехники по различным направлениям. Два года подряд партнеры совместно организуют проведение трека по робототехнике Всероссийской олимпиады «Я ― профессионал». Помимо этого, каждый год студенты ИТМО проходят практику в разных подразделениях компании, а выпускники факультета в том числе трудятся в «СтарЛайн» над проектами по разработке беспилотного транспорта.