Tetrastack – одна из самых сложных дисциплин Всемирной олимпиады роботов (World Robot Olympiad, WRO). Участвуют в этом этапе состязаний только студенты высших учебных заведений. У всех одинаковые стартовые условия – набор пластиковых кубиков, из которых нужно собрать корпус робота. Крепления, электроприводы и, конечно, программная «начинка» могут быть разными. В результате должна получиться машина, которая умеет видеть, думать и действовать.
Во что играют роботы?
«Битва» в тетрис со стороны выглядит немного странно. По площадке передвигается на колесиках конструкция, собранная из детского конструктора. Находит нужный элемент, цепляет его на «вилку» манипулятора, катится к сверкающей белой доске, стоящей под небольшим углом к площадке, и пытается этот кубик на нее поставить. Потом второй встык к первому и так далее по принципу обычного тетриса. Кто составит больше всех «строк», тот и становится победителем.
Робот должен действовать самостоятельно. Во время соревнований помощь человека запрещена
Есть, правда, нюансы. В финальной попытке робот должен уметь оперировать элементами семи разных геометрических форм. Часть из них раскладывают на площадке, часть спускают по специальной панели. Ну и «вишенка на этом торте» – 16 элементов «упакованы» в куб, из которого их надо аккуратно извлечь. Машина должна все элементы «опознать», доставить в нужную точку и состыковать друг с другом. При этом робот должен действовать на 100% самостоятельно. Судья стоит рядом с площадкой: любая помощь от человека – и здравствуй, дисквалификация.
Состав команды для WRO 2018 еще не определен. Осенью ее должен сформировать организатор национальной олимпиады – Университет Иннополис (Республика Татарстан). «Мы видим, как каждый год уровень участников повышается. Традиционно сильные команды приезжают из Приморского края, Нижнего Новгорода, Москвы, Татарстана и Санкт-Петербурга. С такими ребятами есть все предпосылки к тому, чтобы повторить прошлогодний триумф в мировом этапе», – прокомментировал Алексей Хабибуллин, руководитель отдела проектных олимпиад Университета Иннополис.
Но хорошо бы не повторить, а улучшить. Наиболее вероятные кандидаты для сложной «студенческой» дисциплины – представители Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), которые выиграли в июне всероссийские соревнования. Хотя конкуренцию им составят другие интересные команды, например студенты из Чебоксар, которые заняли второе место, или весьма сильный Челябинск. Для квалификации на мировой турнир нужно не просто быть лучше конкурентов. Есть еще и минимальный порог «отсечения» – робот должен идеально собрать три ряда кубиков. В России в прошлом году это никому не удалось.
Битва идей
«На олимпиаде самым интересным для меня были подходы к решению задачи наших соперников. Многие модели были не хуже, а то и лучше нашей», – говорит капитан команды ДВФУ Михаил Лямаев. Но соперников по Всероссийской олимпиаде подвел… опыт. Команда ДВФУ – новички, ее собрали всего за четыре месяца. В этом году правила соревнования изменились и стали сложнее. Конкуренты попробовали к ним приспособиться, модернизируя свои старые разработки. А команда ДВФУ начинала с нуля и в итоге смогла создать небольшого, быстрого и стабильного робота, который победил.
«Перед тем как конструировать и «обучать» свою машину, мы просмотрели много видео конкурентов, как они работали на предыдущих соревнованиях. Изучили лучшие образцы, не только отечественные, но и участников WRO из других стран. Задача была простая – сделать собственную модель быстрее и точнее в движениях. По сути, получился многоосевой манипулятор на тележке с мотором», – рассказывает капитан приморской команды Михаил Ан.
Он сетует, что «базовый комплект» для всех – набор кубиков – оставляет немного возможности для полета конструкторской мысли. Зато в выборе «начинки» таких жестких ограничений нет. Для распознавания фигур аппараты оснащают видеокамерой, для движения устанавливают специальные микроконтроллеры, приводы и датчики. Важны все детали.
Например, многие участники используют металлический или деревянный крепеж. А студенты ДВФУ решили напечатать его из полимеров на 3D-принтере. «Мы выбрали такой вариант, потому что готовились к соревнованиям в режиме цейтнота. Изготовление полимерных креплений сэкономило нам уйму времени, не говоря уже о том, что при наличии своего 3D-принтера такие детали стоили копейки. И ничем не был ограничен поиск идей: не подошел вариант – его сразу же переделали», – говорит Михаил Ан.
К отбору на WRO машину дополнительно усовершенствовали, и приморские робототехники надеются на успех. Впрочем, так же как и их коллеги из других команд. В конечном счете для всех важно одно – чтобы Россия наконец достойно прошла сложный Tetrastack.
Зона строительства представляет собой площадку 2,3 на 2,3 м, где робот выполняет маневры и размещает фигуры.
Стартует робот из базового лагеря – белой квадратной зоны 45 на 45 см, расположенной в углу полигона.
Укладочная форма находится напротив базового лагеря. Глубина ее внутреннего пространства – всего 6 см. Вмещает в себя форма 14 линий из восьми кубиков каждая.
Существует два типа попыток: квалификационные и финальные. Во время квалификации робот за 3 минуты должен собрать до 12 тетракубов и поместить их в укладочную форму. Во время финала дается всего 5 минут и 28 тетракубов. Здесь доступны элементы семи различных форм, аналогичных фигурам в оригинальном компьютерном тетрисе.
Откуда берутся робототехники
Печать на 3D-принтере полимерных креплений для робота сэкономила массу времени
В ДВФУ робототехнику изучают в Инженерной школе. Хотя двое участников чемпионской команды – Михаил Лямаев и Даниил Горячкин – учатся в Школе естественных наук. Они считают, что робототехника – это дисциплина на стыке. Для того чтобы этот стык был крепким, курирует всю работу представитель Центра проектной деятельности университета – руководитель биоинженерного направления Александр Бажин.
Он рассказывает, что, несмотря на молодость команды, она объединила опытных уже специалистов. «Например, Михаил Лямаев – наш конструктор – робототехникой занимается с восьмого класса школы. Благодаря этому он, собственно, и в университет поступил, заработав дополнительные баллы к единому госэкзамену на школьной олимпиаде, где тоже роботов собирал», – говорит Александр Бажин. Первым роботом будущего чемпиона стала машинка, которая сама могла объезжать препятствия. Сегодня, правда, он скромно называет ее достаточно примитивной.
В ближайшем будущем, вполне возможно, участники олимпиады будут делать машины уже не для игры в Tetrastack, а для решения сложных производственных задач. «Например, я недавно проходил практику в одной крупной нефтедобывающей компании. В отделе автоматизации мне дали кучу материалов и сказали: сиди изучай. Вначале, честно говоря, было скучно, но потом проникся проблемами нефтегазового производства. Теперь вот думаю и про магистратуру, и про работу в нефтегазовой промышленности, а может быть, и в нефтегазохимии. В этих отраслях есть много задач, которые интересно решать. Я именно это люблю», – говорит Михаил Ан.
Виктор Илюшин
