Соревнования робоавтомобилей РобоТраффик: взгляд из Томска

Конструкторы для обучения детей робототехнике

Share Button

8-9 февраля в Томске пройдет российский этап РобоТраффика. Сергей Косаченко, учитель информатики и робототехники, заместитель директора по информационным технологиям Томского физико-технического лицея, рассказывает о соревнованиях и опыте участия в них.

robotraffik-1

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 Lego 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 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.

Надежда Бабенкова, Роботрек

Надежда Бабенкова, Роботрек

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, которые 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 как 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 2014 году 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 по 22 июня 2014 года 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.

robotraffik-3

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 Freeduino 2009, с которым были совместимы датчики от набора Huna.

robotraffik-4

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 — Матвей Маевский и Володя Алинский — 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 (Матвей Маевский и Дмитрий Тимофеенко) 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 для следования по линии, прохождения перекрестков и «стрелок», реагирования на знаки и препятствия.

robotraffik-5

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.

robotraffik-6

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 2016 году команда из нашего лицея в составе одного участника Владимира Алинского победила на региональном этапе РобоТраффика. 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: Дмитрий Киреев, Андрей Деев и их тренер Алексей Черных.

robotraffik-7

Ребята выступили замечательно и заслуженно стали первыми в России!

robotraffik-8

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 год 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».

2017. Автотранспортные ИРС и снова победа томичей!

К сожалению, в 2017 году 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 Orange Pi 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 Orange Pi 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 Володя Марков и Иван Кудрявцев, которые имели опыт создания нейронных сетей и написания Windows-программ с библиотекой OpenCV, а в другой команде был опытный линуксоид-семиклассник Умар Гетагазов.

Сложности при подготовке к соревнованиям «Автотранспортные ИРС» ВРО 2017 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 проч.);
  • 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 Владимира Маркова и Ивана Кудрявцева (тренер Сергей Косаченко). У их партнера по альянсу в тренировках — команды «W-must-d», единственный участник которой — семиклассник из ТФТЛ Умар Гетагазов (тренер Сергей Косаченко), — 4 место.

robotraffik-9

2018. Российский этап РобоТраффик состоится в Томске

Несмотря на паузу в течение года, российский этап состязаний по регламенту РобоТраффик Технион в 2018 году будет проведен!

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

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 января! Для этого необходимо заполнить форму Google.

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.

Share Button

4 комментария к статье “Соревнования робоавтомобилей РобоТраффик: взгляд из Томска”

  1. Братец Панда

    26.01.2018

    Подскажите пожалуйста какой контроллер изображен на первом фото в начале статьи

    Ответить на этот комментарий
    • Занимательная робототехника

      27.01.2018

      Сергей Косаченко, автор статьи, ответил: «Не готов ответить. Это было демо регламента, про все детали расспросить не удалось. Забавно, что на соревнованиях Роботраффика такие конструкции запрещены, т.к. без трапеции Аккермана на рулевом управлении. Полагаю, что коллеги из ORT больше моего знают про этот контроллер.»

      Ответить на этот комментарий
  2. Галина Брусницына, ОРТ

    03.02.2018

    Это разработка центра робототехники университета Технион (Израиль) для проведения соревнований Мама-робот (Роботраффик для начальной школы). В России мы этот формат не реализовывали, работали только с «взрослыми» машинками

    Ответить на этот комментарий

Оставить комментарий

© 2014-2018 Занимательная робототехника, Гагарина Д.А., Гагарин А.С., Гагарин А.А. All rights reserved / Все права защищены. Копирование и воспроизведение в любой форме запрещено. Политика кофиденциальности. Соглашение об обработке персональных данных.
Наверх