В Национальном исследовательском ядерном университете МИФИ кипит работа над проектом, который может принести вузу победу на престижных международных молодежных робототехнических соревнованиях «Евробот».
Студенческая команда МИФИ, созданная членами инженерного кружка Engi-Teams готовит к состязаниям сразу двух роботов: основного, которого в команде называют «большой белкой», и вспомогательного — «бельчонка». Основная задача на игровом поле — перемещение деревянных брусочков, имитирующих орехи.
«Наш робот — это такая большая белка, — с улыбкой объясняет капитан команды, студент третьего курса ИФТИС Александр Кузенков. — Он перемещает эти брусочки полностью в автономном режиме, используя компьютерное зрение с помощью внешней камеры и лидарно-инерциальную навигацию».
Сложность заключается в том, что за отведенные 100 секунд робот должен не просто транспортировать «орехи», но и рассортировать их по цветам. В зависимости от того, за какую команду он играет (синюю или оранжевую), манипуляторы переворачивают брусочки нужной стороной вверх. После 80-й секунды на поле выезжают «маленькие бельчата», которые имитируют поедание орехов, добавляя динамики и зрелищности выступлению.
Инженерное решение машины впечатляет. Основа робота — всенаправленная голономная платформа на омни-колесах, которая позволяет ему двигаться в любых направлениях: вперед, назад, боком и под углом. Максимальная скорость достигает двух метров в секунду, а вес конструкции составляет 8–10 килограммов. При этом габариты строго регламентированы правилами соревнований: высота не более 450 мм, а периметр в активном состоянии не должен превышать 1400 мм.
Управляет сложной механикой мощная электронная начинка. Основной вычислительный центр вынесен за пределы робота на специальную стойку, что является особенностью архитектуры проекта.
«У нас архитектурно хост-компьютер, на котором крутится весь тяжеловесный стек внешний. По Wi-Fi он соединен с мини-компьютером на роботе, — поясняет капитан команды. — А тот, в свою очередь, управляет микроконтроллером, отвечающим за моторы».
Связь между элементами обеспечивает робототехнический фреймворк Robot Operating System 2 (ROS 2), а программный код пишется на Python и C++.
Ориентацию в пространстве и выполнение задачи помогают десятки датчиков: лидар, создающий двумерное облако точек, десятиосевой инерциальный модуль, оптический сенсор, работающий по принципу компьютерной мыши (колёсная одометрия), а также две камеры — бортовая для распознавания цвета и внешняя для глобальной навигации.
Отвечая на вопрос о сложностях, Александр отметил, что самым трудным оказалось не столько проектирование механики, сколько создание устойчивого кода.
«Система должна быть очень устойчива к внешним условиям. Нужно учитывать, что сенсор может отвалиться, отключиться, и система не должна потерять локализацию на поле, сбиться с траектории, — рассказывает он. — Поэтому высокие требования к отказоустойчивости».
Несмотря на сложность технических решений, команда, насчитывающая 16 человек (от первокурсников до аспирантов и выпускников разных институтов), полна оптимизма. У них уже есть опыт — в прошлом году ребята заняли второе место на этих соревнованиях.
«В этом году мы хотим занять первое место», — уверенно заявляет капитан команды.
Промежуточные заезды пройдут 10–12 апреля во Дворце пионеров на Воробьёвых горах, а финал состоится 15–17 мая в студенческом офисе МИФИ. Победителей определит скорость, точность и надежность автономных «белок» в деле.