Взгляд из Томска на регламент соревнований робоавтомобилей Роботраффик Технион

Косаченко Сергей Викторович, заместитель директора по ИТ ОГБОУ «Томский физико-технический лицей», kosachenkosv@yandex.ru

2013. Роботраффик первое знакомство

Впервые демонстрацию регламента РобоТраФФик Технион я увидел в московском Доме Художника, во время апрельского фестиваля РобоМир-2013. Тогда меня поразили очень большие размеры поля, моделирующего городскую дорожную обстановку: перекресток, знаки, светофоры. Признаюсь, что поле из-за своих огромных размеров мне показалось очень неудобным для учебных и тренировочных занятий. Да и сейчас так кажется :). По этому полю-городу двигались робомашинки, которые мне тогда показались «очень странными», потому что из доступных нам в лицее образовательных робототехнических наборов кроме ЛЕГО и ARDUINO мы ничего не имели, а тут ездило что-то особенное, соблюдая ПДД. Взял тогда этот регламент «на заметку», так сказать на «будущую перспективу».

Кстати, там же на фестивале у стенда по соседству я впервые познакомился с Надеждой Бабенковой, представлявшей тогда робототехнические наборы HUNA TOP, которые (кто бы мог подумать тогда!?) так здорово в будущем соединятся у нас в Томском физико-техническом лицее с РобоТраФФиком, а позже частично войдут в замечательный отечественный робототехнический набор РобоТрек со множеством разнообразных ресурсных наборов.

В нашем лицее я проводил дополнительные учебные занятия по микроэлектронике, на которых лицеисты 5,6,7 классов изучали электрические схемы и управляли ими, составляя программы для контроллера Freeduino 2009 (клон Arduino из города Кемерово). Для ребят, кто уже «наигрались» со сборкой механизмов в LEGO и с простыми схемами для Arduino, учебные занятия со временем становились малоинтересными. Нам требовался дополнительный источник мотивации для таких лицеистов, чтобы возникла внутренняя потребность в изучении более сложных тем, и мы его нашли в регламенте РобоТраФФик.

Что меня привлекает в регламенте РобоТраФФик Технион:

• Конструирование учебного робота на шасси для РобоТраФФика требует изучения новой информации: рулевое управление по схеме Аккермана (так поворачивают практически все автомобили), дифференциал на ведущей оси.
• Можно использовать готовое покупное шасси от автогонок, что проще (проще — не значит лучше для обучения), но стоит немалых денег, а можно шасси собрать из любого доступного конструктора с разработкой и изготовлением некоторых нестандартных деталей на 3D-принтере, что, по моему разумению, полезнее для обучения и при этом вписывается в скромный бюджет.
• Следование по линии для робота с рулевым управлением по схеме Аккермана — это нестандартная учебная задача, поэтому при программировании заставляет учащихся хорошо подумать при выборе и настройке, казалось бы уже знакомых регуляторов (релейный, пропорциональный, ПИД).
• Составляя несложную электрическую схему робота для РобоТраФФика, с датчиками линии, дальномером, энкодером, ИК-приемником с интерфейсом UART, например, на основе платы Arduino, ребята на практике применяют знания в микроэлектронике.
• В отдельных номинациях команде требуется представить работу сконструированного робота, так и презентовать свой творческий технический проект для повышения безопасности на дорогах, продемонстрировать знание ПДД.
• Содержание отдельной номинации меняется каждый год, например, робот должен проехать заданное расстояние по прямой без программного подруливания с минимальным отклонением влево или вправо, или автономный робомобиль должен найти свободное место на парковке и автоматически припарковаться и т.д.

2014. Первый блин комом...

В 2014г. РобоТраФФик впервые был добавлен в состав регламентов российской робототехнической олимпиады, которая прошла в Казани. Подготовка к новому регламенту всегда проходит несколько сумбурно: не совсем ясные моменты в правилах требуют дополнительных разъяснений, демонстрации примеров, специфические модули и детали сложно приобрести, тренировочные поля отсутствуют и т.п.

Первые всероссийские соревнования моделей робоавтомобилей "Роботраффик" состоялись в Казани в период с 20-го по 22-е июня 2014 г. в рамках Всероссийской робототехнической олимпиады. В соревнованиях принимали участие школьники и студенты из Калининграда, Краснодарского края, Москвы, Новосибирска, Санкт-Петербурга, Томска, Уфы и Челябинской области.

Команда ТФТЛ спешно готовилась к этим соревнованиям.

Робомобиль для РобоТраФФика построили из деталей конструктора HUNA c дифференциалом от LEGO, электронную схему собрали на основе контроллера Freduino 2009, с которым были совместимы датчики от набора HUNA.

Робомобиль получился неплохой, но на соревнованиях в Казани семиклассник Дмитрий Тимофеенко выступил неудачно: не хватило опыта нашему участнику в программировании. Машинка успешно стартовала, останавливалась на первом знаке пешеходного перехода и вставала «как вкопанная», никуда дальше не ехала. Уже после соревнований детальный разбор программы показал, что в программе присутствовала логическая ошибка, которую мы не смогли смоделировать дома на упрощенном тренировочном поле: после остановки перед любым встретившимся знаком для старта и продолжения движения машинка ожидала входящий ИК-код сигнал «зеленый цвет светофора», которого естественно у знака «Пешеходный переход» не могло быть. К любым неудачам нужно относиться как к бриллиантам, т.к. это самый ценный опыт.

2015. Второй шаг — второй «бриллиант» в копилку опыта

В 2015 наша новая команда ардуинщиков: Маевский Матвей и Алинский Володя,- приняла участие в «Hello, Robot! Arduino» на московском РобоФесте (7 место). Для перехода «на следующий левел» Матвей решил готовиться к участию в РобоТраФФике на региональной робототехнической олимпиаде Томской области. Для тренировки огромные поля к РобоТраФФику расстилали в спортивном зале. На этот раз времени в запасе было больше, к подготовке ребята (Маевский Матвей и Тимофеенко Дмитрий) подошли более серьезно, хорошо настроили самодельное (!) шасси, собранное из деталей нескольких, «несовместимых» друг с другом конструкторов (LEGO, HUNA) и нескольких спроектированных и распечатанных на 3D-принтере нестандартных деталей для трапеции Аккермана, собрали электрическую схему, хорошо отладили алгоритм на следование по линии, прохождение перекрестков и «стрелок», реагирование на знаки и препятствия.

Заняв первое место в Томской области, ребята хорошо выступили на ВРО в Иннополисе. В номинации «проект для повышения безопасности на дорогах» заняли первое место с проектом «Умный знак «Пешеходный переход». Самодельное шасси не подвело в «E. Категории года: движение по прямой», где нужно было проехать расстояние с минимальным отклонением влево или вправо — второе место! Много команд с покупными готовыми шасси такой точности не смогли добиться.

Однако, в Иннополисе в том году баннерные поля РобоТраФФика «A. Движение по модели городского транспортного движения с соблюдением ПДД» и «B. Движение с максимальной скоростью по гоночной трассе» расстелили на мягкое половое покрытие, а не на твердый пол, в результате сопротивление качению резко возросло и нашей машинке с LEGO-моторчиком, увы, не хватило запаса по мощности электродвигателя — проиграли другим командам по скорости движения на трассах. Я уже писал выше, что наши неудачи - это бриллианты нашего опыта. Этот — очередное пополнение нашей «коллекции». Сейчас Матвей с родителями живет в Москве и занимается робофутболом у отличного тренера Сергея Мустафина. Часто видимся на различных соревнованиях. С радостью вижу его на фото среди Сборной России с «межнаров».

2016. Шаг третий и победа томичей

В 2016г. команда из нашего лицея в составе одного участника Алинского Владимира победила на региональном этапе РобоТраФФик. Однако, Володя занял первое место и в Робофутболе, поэтому ему пришлось выбирать: в каком состязании он больше хочет участвовать на Всероссийской робототехнической олимпиаде в Иннополисе. Он выбрал Робофутбол, и от Томской области на состязания по РобоТраФФику поехали серебряные призеры томской региональной олимпиады по робототехнике - команда из Центра планирования карьеры: Киреев Дмитрий Андреевич, Деев Андрей Алексеевич и их тренер Алексей Черных.

Ребята выступили замечательно и заслуженно стали первыми в России!

А уже в марте 2017 года на международном этапе РобоТраФФик Технион в Израиле в копилке у этой томской команды в различных международных номинациях добавилось три первых места и одно второе!

2016 г. был замечателен еще и тем, что в этот год под эгидой ОРТ, РАОР, ФИРО для педагогов и тренеров дважды проводились дистанционные курсы «Моделирование автономных транспортных средств» http://raor.ru/about/news/main/main_545.html .

 

2017. Автотранспортные ИРС и снова победа томичей!

К сожалению, в 2017г. Университет Иннополис на ВРО не проводил соревнования по регламенту РобоТраффик Технион. Зато среди нововведений того года в партнерстве с томской компанией «Popkov Robotics» появился регламент «Автотранспортные интеллектуальные робототехнические системы», в котором для определения дорожных знаков и перекрестков предполагалось использование компьютерного зрения.

Нашему «Томскому физико-техническому лицею» повезло с оборудованием — у нас было два прототипа машинок с микрокомпьютерами OrangePi на борту (работают с ОС Linux), которые достались нам благодаря разработкам R&D фирмы Элекард по гранту от томского ИТ-кластера. Однако, к оборудованию не прилагалось никаких методических материалов. Активную помощь в освоении этих машинок нам оказали сотрудники компании «Элекард», за что мы им очень благодарны. Они показали примеры программ для orangePi для чтения картинки с камеры, для команд управления машинкой и т.п.

Программу для распознавания дорожных знаков компьютерным зрением нужно было писать «с нуля». Для ребят, которые до этого момента работали только в Windows и не были знакомы с Linux, поначалу было сложно перейти на другую ОС.

Поскольку у нас имелось в наличии две машинки, то решили готовится двумя командами, но в альянсе: в одной команде были программисты-девятиклассники Марков Володя и Кудрявцев Иван, которые имели опыт создания нейронных сетей и написания windows-программ с библиотекой OpenCV, а в другой команде был опытный линуксоид-семиклассник Гетагазов Умар.

Сложности при подготовке к соревнованиям «Автотранспортные ИРС» ВРО2017 были серьезные:
- команда девятиклассников параллельно с тренировками сдавала ОГЭ,
- для обучения нейронной сети требовался большой датасет картинок дорожной обстановки, который ребята создавали «вручную»: веб-камеру на селфи-палку, ноутбук в рюкзак и пешком по «трассе» набирать кадры, которые потом пакетно обрабатывались в Linux скриптом (кадрирование, resize и пр.)
- поля с трассой, напечатанные на баннерной ткани, очень сильно «бликовали», что сводило с ума алгоритмы компьютерного зрения, а ребята боролись с боковой засветкой от окон путем завешивания окон подручными средствами.
- редакция регламента на сайте ВРО не была окончательной и подвергалась частым изменениям.

На соревнованиях в Иннополисе все эти труды ребят окупились сторицей. Обе команды достойно выступали, продемонстрировав хорошие результаты на заездах. По итогам состязаний победа и 1 место в регламенте «Автотранспортные ИРС» у команды «A contario» из ОГБОУ «Томский физико-технический лицей» в составе Марков Владимир и Кудрявцев Иван (тренер Косаченко С.В.). У их партнера по альянсу в тренировках - команды «W-must-d», единственный участник которой семиклассник из ТФТЛ Гетагазов Умар (тренер Косаченко С.В.), 4 место.

 

2018. Российский этап Роботраффик состоится в Томске

Не смотря на паузу в течение года, российский этап состязаний по регламенту Роботраффик Технион в 2018 г. будет проведен!

8-9 февраля в г. Томске состоится Всероссийский этап международных соревнований моделей робоавтомобилей «Роботраффик» 2018г.

Официальная страница мероприятия: http://robot.tom.ru/traffic/

К участию в Соревнованиях допускаются все желающие, подавшие заявку и прошедшие по квоте. (Квота 82 человека). Регистрация на соревнования «Роботраффик» 2018 продлена до 29-го января! Для этого необходимо заполнить форму Google по электронному адресу https://goo.gl/ubwG63

По вопросам обращаться на электронный адрес: rich.tomsk@mail.ru с указанием темы: «Роботраффик» или по телефонам: 8 (999) 620 3794 – Алексей, 8 (923) 416 6299 – Дмитрий.