Научная
деятельность
Университет ИТМО

Передвижение «беспилотников» и марсоходов – какие задачи студенты Университета ИТМО решали в Иннополисе и Сколково

Студенты второго курса факультета систем управления и робототехники Университета ИТМО приняли участие в Международной весенней школе по «беспилотникам» в Иннополисе, где получили награду Best project award, а затем отправились на очный тур Олимпиады НТИ (трек «Аэрокосмические системы») в Сколково, где заняли 3 место. О том, какие актуальные проблемы решали студенты во время школы и олимпиады, в нашем материале.

Международная школа по «беспилотникам» в Иннополисе

В марте 2019 года студенты факультета систем управления и робототехники Университета ИТМО стали победителями Олимпиады НТИ в треке «Интеллектуальные робототехнические системы». Победа дала возможность студентам стать участниками весенней школы по «беспилотникам» в Иннополисе, которая прошла в апреле. В течение недели 25 студентов из России, Германии и Азербайджана решали четыре актуальные задачи в сфере беспилотных автомобилей: задачу парковки, обнаружения локальных препятствий на дорогах, корректировки траекторий автомобиля для объезда различных объектов, обнаружение и классификация объектов в условиях плохой видимости и другие задачи. От Университета ИТМО в международную школу отправились студенты второго курса факультета систем управления и робототехники Артем Егоров, Валерий Чернов и Евгения Севастеева.

«Мы решили поехать на эту весеннюю школу, потому что в Иннополисе есть собственные беспилотные автомобили и с ними можно поработать. Основная идея мероприятия в том, чтобы не предлагать участникам классические лекции, а перемешать всех участников при формировании команд, дать им обменяться контактами и моментально погрузить в решение конкретной проблемы. С таким подходом ты многому учишься не у организаторов, а у таких же участников, как ты сам», – рассказал Валерий Чернов.

Международная школа по «беспилотникам» в Иннополисе. Источник: личный архив
Международная школа по «беспилотникам» в Иннополисе. Источник: личный архив

Организаторами и менторами команд на весенней школе стали сотрудники лаборатории интеллектуальных робототехнических систем Иннополиса – именно они ставили задачи перед участниками и оценивали результаты проделанной ими работы.  Также на школу приехали представители индустрии: сотрудники РЖД рассказали о проектировке беспилотного поезда, а представители финской компании Rocla AGV поделились опытом в создании роботов, работающих на складах.

«Сегодня Иннополис – единственный хороший IT-вуз в России, в котором кампус имеет закрытую экосистему, и к такому образу жизни быстро привыкаешь. Фактически ты можешь проснуться, надеть тапки и халат, дойти до аудитории, приложить электронную карту к входу, и, если аудитория не занята, работать в ней. Даже если аудитория очень большая, в ней может работать один человек. Под весеннюю школу организаторы не бронировали конкретные помещения, и мы сами могли выбрать любую из свободных аудиторий», – рассказал Валерий Чернов.

Артем Егоров и Валерий Чернов. Источник: личный архив
Артем Егоров и Валерий Чернов. Источник: личный архив

Очный тур Олимпиады НТИ по треку «Аэрокосмические системы» в Сколково

Сразу после завершения весенней школы по «беспилотникам» студенты Университета ИТМО Валерий Чернов, Евгения Севастеева и Артем Егоров отправились на очный тур Олимпиады НТИ по направлению «Аэрокосмические системы». Этот профиль олимпиады посвящен исследованию космоса и дальних планет. Так, организаторы смоделировали ситуацию поиска мест для жизни на других планетах, анализа и классификации жидкостей на дальних планетах, а также управления межпланетным ровером.

В Сколково участники очного тура олимпиады провели неделю, на решение олимпиадного задания участникам выделили три дня. В очный тур трека прошли 10 команд из 53, непосредственное участие в финальном состязании приняли семь команд, участники которых представляли МГУ, МФТИ, Университет ИТМО, Дальневосточный федеральный университет, МИСиС и другие вузы России. Организаторами Олимпиады НТИ выступают Кружковое движение НТИ, Российская венчурная компания. Агентство стратегических инициатив, ряд ведущих инженерно-технических вузов, технологических компаний и стартапов. 

Задача заключительного этапа моделирует высадку исследовательского ровера на другую планету: после «приземления» спускаемого модуля в неизвестной точке (планета моделируется испытательным полигоном, ровер собирается командой из конструктора), роботу необходимо было отстыковаться от спускаемого модуля и переместиться на поверхность «планеты». Используя видеоданные, планетоход должен был по карте и ориентирам определить свое примерное положение, составить программу движения в район поиска воды, довести планетоход в заданную точку, найти и проанализировать жидкость, а данные анализа передать в Центр управления полетами.

Артем Егоров. Источник: личный архив
Артем Егоров. Источник: личный архив

«Стиль мышления, общения и взаимодействия в Иннополисе и в Сколково очень отличается. Если трек Олимпиады НТИ в Иннополисе проходил в свободном формате, в Сколково все было жестко регламентировано. Стиль мышления сказывается на выбранном формате. В Иннополисе организаторы решили дать свободу участникам и спросить результат только в конце в виде презентации, в то время как в Сколково весь процесс работы над задачей разделили на подзадачи, за следование которым участники получали баллы. Фактически, это был пример плана выполнения работ, которому можно было и не следовать, но, выполняя их в указанной последовательности, ты мог получить нужные для победы показатели. Разумеется, конечный результат имел наибольший вес, но и организация работы приносила баллы», – объяснила Евгения Севастеева.

Всем участникам организаторы предоставили одинаковые наборы оборудования, в которые входили шасси, колеса, датчики, камеры,серводвигатели и другие элементы.  Студентам нужно было собрать ровера – подключить двигатели к колесам, электронику, механику, выбрать стратегию бурения и другое. В состав каждой команды входили конструктор, электронщик, программист и оператор ровера.

Разработанный командой марсоход. Источник: личный архив
Разработанный командой марсоход. Источник: личный архив

Результаты работы студенты демонстрировали на специально созданном полигоне, где был установлен модуль высадки марсоходов. После того, как крышка модуля открывалась, марсоход должен был понять, что он приземлился, выехать из модуля и начать передавать команды в Центр управления полетами. Задача ровера – в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме найти место для бурения и набора воды, провести анализ набранной воды (понять, соленая она или пресная), перелить ее в специальный контейнер и найти точку для следующего бурения, где можно набрать другую воду. После этого ровер должен был автономно вернуться в модуль высадки. На всю работу команде давали 10 минут, воспользоваться можно было двумя попытками с перерывом в 30 минут для устранения дефектов.

«Мы были единственной командой, у марсохода которой была полностью автономная навигация. Мы задавали промежуточные точки, и ровер достигал их самостоятельно – остальные команды управляли марсоходами при помощи джойстиков. Демонстрация работы марсохода выглядела так: мы сидим за бетонной стеной в другой комнате и не видим, что делает робот. При этом к нам поступают данные, которые он снимает. Мы можем отметить точку на карте, а его задача – объехать ее. При этом траекторию движения он прокладывает сам. К слову, бетонная стена стала препятствием в работе нашего ровера. В работе марсохода по умолчанию разворачиваются некоторые подсистемы, в том числе подсистема управления двигателями. Ты говоришь, с какой скоростью хочешь, чтобы робот ехал, и он это отрабатывает. У нас эта подсистема пропала, так как стена не позволяла трети сигналов доходить до Центра управления полетами.  Организаторы хотели дать нам дополнительную попытку, но в итоге мы воспользовались двумя, как и остальные. На вторую попытку для всех Центр управления полетами перенесли в точку с прямой видимостью», – рассказали студенты Университета ИТМО.

Команда Университета ИТМО на Олимпиаде НТИ. Источник: личный архив
Команда Университета ИТМО на Олимпиаде НТИ. Источник: личный архив

В очном туре олимпиады первое место досталось команде студентов МГУ и МФТИ, второе место заняли студенты из ННГУ им. Н. И. Лобачевского и ФабЛаб Ямал, а третье – студенты Университета ИТМО (в команде также принимала участие студентка МИСиС Вероника Волкова).

«Я часто бываю на олимпиадах, и это самая интересная из тех, что есть в России по робототехнике. Это крутая задача, хорошая возможность поработать с разноплановым оборудованием, поработать с интересным полигоном… Главное – перестроиться под парадигму организаторов. Эти соревнования не похожи ни на какие другие, у них смешанный формат, и, так как он еще не всем привычен и не устоялся, пока не до конца понятно, как в нем существовать. Однако мы бы повторили этот опыт», – рассказал Валерий Чернов.

В качестве приза студенты получили фитнес-браслеты и возможность пройти стажировку в проектах организаторов трека «Аэрокосмические системы» Олимпиады НТИ. Так, руководитель профиля «Аэрокосмические системы» Олимпиады НТИ и координатор проектов Сколковского института науки и технологий Антон Рогачев организует ракетостроительный чемпионат «Реактивное движение», в рамках которого студенты проектируют и создают собственные ракеты, а впоследствии запускают их. В этом году в мае проходит первый запуск студенческих ракет в Калуге.