Innopolis Open 2020: как прошла олимпиада по робототехнике в онлайн-формате
С 2014 по 2019 годы Университет Иннополис — организатор национального этапа Всемирной олимпиады роботов — Всероссийской робототехнической олимпиады (ВРО). В 2019 году параллельно с основной программой ВРО российский вуз впервые провел собственное международное соревнование по робототехнике Innopolis Open, с 2020 года это основное робототехническое соревнование на площадке университета.
Задачи те же, просто решать приходилось на расстоянии
В этом году за победу в Innopolis Open 2020 боролись 120 участников — все они школьники из России и Беларуси в возрасте 12–18 лет. Но в отличие от прошлого года, формат самого мероприятия пришлось существенно изменить. Прежде всего потому что приехать в Иннополис с разных концов страны и из ближнего зарубежья оказалось попросту невозможно. Свои коррективы внесла пандемия коронавируса — закрытые границы, режим самоизоляции, да и простая забота о начинающих робототехниках. Поэтому организаторы приняли непростое решение — провести олимпиаду удаленно. Но для подобных мероприятий это не такой уж комфортный формат. С одной стороны, школьники и студенты первых курсов попросту не смогут познакомиться друг с другом, а с другой, возникает целый ряд проблем — как жюри принимать задания, насколько реально это сделать в онлайне и что собственно делать с роботами, можно ли их на что-то заменить для удобства участников?
Кроме того, организаторы робототехнической олимпиады приняли решение не менять задания — они остались такими же, как в случае очного формата. Всего было выделено пять профилей, в которых соревновались участники Innopolis Open 2020: от необитаемых подводных аппаратов до беспилотников. Школьники выполняли свои задания по видеосвязи и на виртуальных полигонах. Для работы с беспилотными средствами были организованы удаленные площадки.
IOR стремится следовать актуальным трендам и предлагает несколько профилей для участия. Команда участников разрабатывает робота и наделяет его интеллектом (программирует) таким, чтобы он мог решить задачу в условиях, которые заранее полностью неизвестны.
Манипуляционные интеллектуальные робототехнические системыМобильные интеллектуальные робототехнические системыИнтеллектуальные беспилотные автомобили (БПА)Интеллектуальные автономные необитаемые подводные аппараты (АНПА)Интеллектуальные беспилотные летательные аппараты (БПЛА)
Например, задача в профиле АНПА предусматривает создание интеллектуального робота, который должен не просто выполнять основное задание, но и обладать компетенциями по выполнению заданий такого рода качественно и многократно. Участникам дается несколько попыток, чтобы продемонстрировать, что робот действительно может справиться с заданием. Также дается время на доработку и отладку робота на полигоне. По легенде задания, участникам необходимо провести осмотр предполагаемого места подводной катастрофы и своими действиями помочь спасательной операции. У спасательной группы нет точных данных о месте крушения, а также о том, есть ли выжившие и где они находятся. Необходимо в кратчайшие сроки найти источник звука, пометить его и всплыть на поверхность вблизи обеспечивающего судна.
«Innopolis Open Robotics в 2020 году стала нашим первым опытом проведения робототехнической олимпиады дистанционно, — рассказывает руководитель олимпиадного центра Университета Иннополис Владимир Сметанин. — Некоторые профили, например, манипуляционные робототехнические системы и необитаемые подводные аппараты, проходили вообще без роботов — исключительно в симуляторах. А для профилей по автономным автомобилям и беспилотным летательным аппаратам мы организовали удаленные площадки, и решения участников выполнялись на настоящих роботах».
Можно управлять роботами удаленно
Не все из предложенных участникам олимпиады задач можно выполнить на симуляторах. Хотя неизвестно, что проще — работать с реальным устройством или его симуляцией. «Хайтек» обратился с этим вопросом к методисту по олимпиадной робототехнике Университета Иннополис Рустаму Кагапову: «Это зависит от специфики самой задачи, которая может быть разной для разных профилей и возрастных групп, а также сложности самого симулятора. В целом работа с симуляторами кажется проще, так как участникам не приходится тратить ресурсы (время, материалы) на создание физической модели робота. В симуляторе более предсказуемая среда в отличие от реального мира, поэтому команды тратят меньше времени на то, чтобы робот решал задачи стабильно. Если симулятор прост в освоении, то команда быстрее продвинется вперед в решении задач. Если же симулятор представляет сложную среду, то участники потратят много времени на ее изучение и настройку».
Несмотря на это реальные роботы всё же участвовали в соревновании. Правда, речь шла об удаленном управлении. Такой формат был выбран, прежде всего, потому, что не у всех участников олимпиады, которые обычно занимаются в каких-либо учреждениях (школах, кружках, клубах и так далее), был доступ к реальным устройствам. Из-за карантина вся образовательная система перешла на удаленку.
«Соответственно, решили трансформировать задания в два типа, — продолжает Рустам. — Первый тип — удаленное управление роботом. Из минусов: количество реальных роботов, полигонов и персонало было ограничено, а также участникам приходилось решать задачи в условиях действия робота в реальной среде (трение, освещенность, уровень заряда аккумулятора). Из плюсов: школьники развивают свои компетенции, связанные с поведением реальной модели робота в реальной среде, то есть настоящей робототехникой. Тогда как второй тип (работа с симуляторами) не требует физического робота и полигона, позволяет привлечь большое количество участников и сокращает время на борьбу с влиянием физической среды. Главный минус — речь не идет о “настоящей робототехнике”».
Разумеется, прежде чем менять формат олимпиады, организаторы провели огромный пласт работ, чтобы соревнование оставалось справедливым и интересным для самих участников.
«Решение принималось научно-методическими комитетами и партнерами по организации, исходя из ресурсов. Например, по профилям «Манипуляционные ИРС» и «Мобильные ИРС» в инструментарии уже были симуляторы. Центр развития робототехники предоставил свой симулятор: MUR. В остальных профилях («Интеллектуальные БПА» и «Интеллектуальные БПЛА») готового инструментария не было, поэтому решили организовать удаленные площадки», — заключает методист по олимпиадной робототехнике Университета Иннополис Рустам Кагапов.
«Наши ребята живут технологиями»
Работать действительно приходилось со сложными задачами, которые решают (конечно, в более прикладных случаях) настоящие разработчики и робототехники. Организаторы Innopolis Open Robotics 2020 подчеркивают, что задания для участников намеренно близки к реальным, иначе в этом бы просто не было смысла. А так, школьники уже знают, что будет от них требовать заказчик, какими знаниями и скиллами они должны обладать, сколько на это может потребоваться времени.
«Innopolis Open дает простор для творческой и инженерной фантазии, для решения каких-то нестандартных задач, — рассказывает старший технический писатель ООО “Коптер Экспресс Технологии”, председатель НМК профиля “Интеллектуальные беспилотные летательные аппараты” Светлана Соломатникова. — Сейчас ребята решали задачу с распознаванием объектов на полигоне: им приходилось придумывать способы, как получить максимум информации за текущую попытку. В реальной жизни мы каждый день с такими задачами сталкиваемся: где-то нужно определить, лиственные деревья или хвойные, созрел урожай или нет, обнаружить пожар. На олимпиаду всегда приходят очень сильные участники. Обычно если соревнования проходят онлайн, все переживают, что взрослые будут помогать, но в нашем случае дети подготовлены лучше всяких экспертов. Они сами осваивают симулятор, новые технологии. Они этим живут».
По итогам двух соревновательных дней победителями и призерами стали:
Интеллектуальные АНПА (8–11 классы):
→ Максимус Берестов и Роман Сущенко — Красноярский край→ Михаил Шантуров и Кирилл Дворников — Красноярский край→ Никита Романов и Алексей Чеботарев — Москва
Интеллектуальные БПА (7–11 классы):
→ Виктор Данилин, Артём Баталов и Никита Локтев — Новосибирская область→ Артемий Одышев — Томская область
Интеллектуальные БПЛА (7–11 классы):
→ Василий Юрьев, Георгий Антонов и Дмитрий Оконешников — Новосибирская область→ Иван Полянин, Максим Романовский, Михаил Кулик — Республика Беларусь→ Андрей Севастьянов, Даниил Трегубов и Иван Батьков — Республика Татарстан
Манипуляционные ИРС (6–8 классы):
→ Амир Кашапов и Ренат Хаметшин — Республика Татарстан→ Олег Бочкарев — Нижегородская область→ Геворг Татосов и Николай Дворниченко — Краснодарский край
Манипуляционные ИРС (9–11 классы):
→ Даниил Дахно и Максим Проценко — Ростовская область→ Иван Петров — Владимирская область→ Илдан Петров — Республика Татарстан
Мобильные ИРС (6–8 классы):
→ Эрик Иванющенко — Москва→ Илья Рудых — Москва→ Максим Орлов — Москва
Мобильные ИРС (9–11 классы):
→ Лев Козлов — Московская область→ Михаил Ярошевич и Татьяна Кадыкова — Москва→ Даниил Дубяга и Михаил Труфманов — Ростовская область
Отдельной задачей для организаторов Innopolis Open Robotics 2020 стала организация полигонов для беспилотных устройств. Так, например, площадка по профилю «Интеллектуальные БПА» была организована в Томске.
«Наши партнеры («Попков Роботикс») подготовили полигон и несколько моделей робомобилей своей фирмы, настроили ограниченную онлайн-трансляцию (только для участников), — рассказывает Рустам Кагапов. — Тестирование такой системы проходило в течение периода тренировок до заключительного этапа: командам были отправлены технические характеристики полигона и робомобилей, а также порядок отправки программ операторам полигона и получения обратной связи по результатам выполнения задания программы участников робомобилей посредством трансляции».
Беспилотные летательные аппараты тестировали на специальной площадке в Университете Иннополис. В ее организации принимала участие компания «Коптер Экспресс»:
«Мы подготовили так называемый Центр управления полетом согласно ТЗ наших партнеров, — продолжает Рустам. — Был организован полигон в виде куба с сеткой и полем aruco-маркеров (для навигации), сверху по углам полигона были установлены камеры (для слежения за ходом выполнения программы участников квадрокоптером).
Партнеры подготовили несколько квадрокоптеров своей фирмы для использования на олимпиаде. Каждый квадрокоптер оснащен датчиками и камерой, сведения от которых также транслировались участников в режиме реального времени».
Тестирование проходило за несколько дней до заключительного этапа:
команды отправляли свои программы оператору ЦУП, а также инструкции по их загрузке и запуску;команды в режиме реального времени следили за видео с камер полигона и данными с коптера;оператор коптера страховал управление на случай неуправляемого поведения коптера, а также возвращал в исходное положение;команды были на связи с организаторами через Discord — каждая команда подключалась согласно расписанию полетов.
Победители олимпиады получили дипломы, призы от партнеров и облегченные условия поступления в Университет Иннополис — им не нужно будет проходить заочный отбор.
Руководитель олимпиадного центра Университета Иннополис Владимир Сметанин добавляет, что по возможности опыт дистанционного проведения олимпиад будет использован и в дальнейшем. Хотя, признает он, живого общения всем участникам не хватало.
«Самое главное мы сохраняем — интерес к робототехнике, развитие компетенций и дух соревнования. А есть вещи, которые получились совершенно спонтанно: например, живые трансляции соревнований с комментированием как в футбольных матчах», — заключает Владимир.
Читайте также:
— Посмотрите на закат в других мирах: как Солнце заходит на Марсе, Титане и Уране
— Посмотрите на гигантские одноклеточные организмы, которых нашли ученые
— Вертолет НАСА пролетит над поверхностью Марса