Робототехника на Олимпиаде НТИ – новые вызовы
До 7 ноября продолжается регистрация на инженерную Олимпиаду НТИ. В этом учебном году организаторы представили восемь новых профилей, а четыре профиля прошлого года получили особый статус – они вошли в перечень РСОШ. Это значит, что победители направлений «Автономные транспортные системы», «Интеллектуальные энергетические системы», «Системы связи и ДЗЗ (космические системы)» и «Большие данные и машинное обучение» имеют возможность поступить в профильный вуз без экзаменов.
Но чтобы стать победителем недостаточно пройти отбор, решая задачи разного уровня сложности. Финалистам предстоит работать с инженерным оборудованием, самостоятельно решая технические проблемы. Организаторы приготовили обзор профилей, где любители робототехники могут применить свои навыки.
Автономные транспортные системы
Общая задача профиля — логистическая. Необходимо доставить груз в «труднодоступный район» несколькими видами транспорта. Для этого участникам Олимпиады придётся собрать и запрограммировать несколько устройств — спутник с видеокамерой, помогающий технике ориентироваться в пространстве, автономные автомобиль, корабль и коптер. Груз будет передаваться между устройствами автоматически – максимально приближенная к реальности ситуация.
Всё оборудование разрабатывается организаторами Олимпиады, так что любители соревновательной робототехники могут обнаружить много непривычных для себя технических проблем. При создании и программировании корабля необходимо будет учитывать специфику водной среды, реалистичное автомобильное шасси сложнее в управлении, чем роботизированные, а определение объемных координат для движения коптера — достаточно сложная даже для взрослых задача.
Интеллектуальные робототехнические системы
Во время работы над проектами в этом профиле участники займутся разработкой устройства, самостоятельно прокладывающего маршруты перемещения в двумерном или трехмерном пространстве. Им придется решить ряд задач, связанных с автономной навигацией робототехнических систем или их частей, построением оптимальных траекторий перемещения в зависимости от условий окружающей среды, системами технического зрения, системами принятия решений и межагентным взаимодействием.
Уже в ходе второго тура олимпиады участники будут иметь возможность познакомиться с продвинутыми алгоритмами цифровой обработки сигналов, с понятием одометрии и локализации, алгоритмами для их реализации. Эти знания помогут школьникам подготовиться не только к финальному туру Олимпиады НТИ, но и к участию в Всероссийской Робототехнической Олимпиаде.
Задача финального тура будет состоять в разработке прототипа системы управления автономным роботом-погрузчиком. Одно из конкурентных преимуществ таких роботов – автономная навигация внутри помещений – терминалов, складов и т.п. Роботы должны не только успешно перемещаться внутри помещения из любой точки в заданную, избегая столкновения с препятствиями, но и оптимизировать маршруты своего перемещения. Именно такую задачу решают специалисты известной компании KUKA.
Как будет вести себя робототехническое устройство при отсутствии направляющих линий на поверхностях помещения, какую информацию устройство управления будет использовать для обеспечения стабильности локализации – эти вопросы будут вставать перед участниками финального этапа профиля «Интеллектуальные робототехнические системы»
Беспилотные авиационные системы
В финале разработчики этого профиля и участники Олимпиады проведут гонки на беспилотных летательных аппаратах в автономном режиме по заданной траектории в зоне действия единого информационно управляющего поля. То есть, в результате запуска и настройки поля для соревнований у участников появится возможность задавать требуемые параметры для движения беспилотника, обеспечивающие минимальное время для прохождения траектории. Победитель будет определяться в том числе путем оценки и точности позиционирования аппарата в пространстве при пролете над контрольными точками.
Для участия в соревнованиях финальной части трека командам необходимо решить следующие задачи:
- изготовление и сборка защитной оболочки беспилотного летательного аппарата, обеспечивающей возможность его столкновения с окружающими предметами и исключающей какие-либо повреждения, а также возможное существенное изменение в траектории его движения;
- сборка и программная настройка системы локальной навигации внешнетраекторного управления группой беспилотных летательных аппаратов с помощью комплекса инфракрасных активных камер;
- расчет и введение в автопилот беспилотника желаемых параметров его движения.
Умный дом
Хотели бы вы стать героями фантастического фильма, в котором домом управляют роботы, а все приборы не нуждаются во множестве пультов, но слушаются вашего голоса? Умный дом, новейшие технологии которого обеспечат вас всеми этими удобствами, уже стал реальностью. Разработчики этого профиля предоставляют участникам возможность почувствовать себя в роли проектировщика дома будущего. Им предлагается оборудовать его системами охранно-пожарной сигнализации на основе датчиков присутствия, дыма, протечек. Также участники смогут обеспечить умный дом контролем доступа, видеонаблюдением, интеллектуальным освещением, рассчитать тепло- и энергопотребление.
В процессе работы над финальной задачей школьникам предстоит спроектировать и частично смонтировать систему умного дома, которая будет включать в себя интеллектуальное управление умным домом, охранно-пожарной системой, различными датчиками, контролем доступа, видеонаблюдением и пр. Будет необходимо рассчитать тепло- и энергопотребление данного объекта, оптимизировать по затратам. Электронная часть реализуется на базе Arduino.
Полный список профилей и их описание можно посмотреть на сайте Олимпиады.
Текст и фото — Оргкомитет Олимпиады НТИ под редакцией Марины Звонаревой.
