Wie Russen bei Robotik-Wettbewerben gewinnen

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Es ist nicht das erste Jahr, in dem junge russische Robotik Preise bei internationalen Wettbewerben gewonnen hat. Wir haben mit drei Gewinnern des RoboCup-Wettbewerbs gesprochen.

Die Pandemie hat die Einführung von Robotern in alle Lebensbereiche beschleunigt – es scheint, dass Menschen auf der ganzen Welt über Drohnen nachdenken, die Kuriere ersetzen, Industrieroboter, die zur Arbeit gehen und nicht krank werden, und medizinische Roboter, die sich darum kümmern können von Menschen mit COVID-19.

Russland liegt nicht weit dahinter: Laut dem Bericht der International Federation of Robotics belegt das Land den zweiten Platz in der Weltrangliste der Hersteller von Servicerobotern. Es ist nicht das erste Jahr, in dem Teams aus Russland bei der World Robot Olympiad und bei den RoboCup-Wettbewerben Preise gewonnen haben.

1. Oleg Marchenko, 21 Jahre alt

Erster Platz bei der World Robot Olympiad 2017, Hauptkategorie Senioren, Novosibirsk, Team Binom (Liga der Roboter)

Oleg Marchenko - Pressefoto

Im Jahr 2014 lernte ich die League of Robots kennen, begann an Wettbewerben und Olympiaden in der Robotik teilzunehmen. Die Auswahl in Russland ist mehrstufig: zuerst die lokale (Stadt-)Phase, dann die regionale, dann die Allrussische Olympiade, dann die Bundestrainingslager und die Weltebene - die World Robot Olympiad.

2014 waren wir bei der Auswahl in Russland das elfte Team und schafften es nicht unter die Top Ten, um weiterhin am Wettbewerb teilzunehmen. 2015 stiegen wir bereits in die Nationalmannschaft ein, gingen zu den Olympischen Spielen der Welt, das war ein ernsthafter Grund, nicht aufzugeben, was wir taten. Beim ersten Mal waren wir noch nicht einmal in der Mitte der Wertung, wir sind am Ende gelandet. Und sie begannen, sich auf die nächste Weltolympiade 2016 vorzubereiten.

Dort sollen vollautonome Roboter arbeiten. Das Team entwirft sie im Voraus, programmiert sie und gibt sie autonom auf dem Feld frei, in dem sich der Roboter selbst bewegt, sich mit Hilfe von Sensoren orientiert und Objekte manipuliert. Wir können uns dem Roboter nicht nähern und seine Bewegung irgendwie beeinflussen.

Das heißt, alles, was Sie tun konnten, haben Sie zuvor getan. Und so stehen wir 2016 im Finale der Weltolympiade. Die Leistung unseres Roboters beginnt um eine riesige Menschenmenge herum, Hunderte von Kameras. Der Roboter fährt an, setzt sich in Bewegung, alles läuft gut und irgendwann fährt er einfach vom Band.

Das ist im Training noch nie passiert, damit haben wir nicht gerechnet. Der ganze Raum keuchte. Wir fuhren nach Hause und machten uns natürlich große Sorgen, irgendwann haben wir uns entschieden, alles aufzugeben, aber dann haben wir uns hingesetzt und die ganze Situation analysiert. Wir haben nicht vorhergesehen, dass sich Robotik von Programmierung dadurch unterscheidet, dass die Außenwelt die Situation drastisch beeinflusst.

Unsere Aufgabe als Entwickler und Designer war es, den Roboter für äußere Umwelteinflüsse fit zu machen: 2017 haben wir das ganze Jahr daran gearbeitet. Wir haben mit Blitz geschossen, den Roboter beim Versuch getreten, wir wollten sicher sein, dass keine äußere Kraft unser Ergebnis beeinflusst.

2017 kamen die Stars bei der Weltolympiade zusammen, wir waren so bereit wie möglich, die Aufgabe war nicht einfach, aber wir haben verstanden, dass unsere Konkurrenten selbst bei der Weltolympiade dieses Leistungsniveau nicht erreichen konnten. Und 2017 wurden wir Weltmeister.

Danach machten wir eine Pause, traten in die Universität ein, aber 2018 entschieden wir uns, den Erfolg zu wiederholen und gingen zur Weltolympiade in Thailand. Alles verlief nicht so erfolgreich, wir kamen in die Top-16-Teams der Senioren-Kategorie, wurden nicht die Spitzenreiter, der Wettbewerb ging dort schon für den Bruchteil einer Sekunde weiter und unser Roboter lag um ein paar Sekunden zurück. Wir haben jedoch die Nominierung für die beste Lösung in der Kategorie erhalten, was sehr schön ist.

2. Wassili Dunajew, 18 Jahre alt

Erster Platz bei der World Robot Olympiad 2018, Kategorie Open, Senior High St. Petersburg, ein Team der St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics (ITMO) und des Presidential Physics and Mathematics Lyceum No. 239

Vasily Dunaev (zweiter von links) - Pressefoto

Bei der World Roboto Olympiad (WRO) gibt es mehrere Kategorien. Ein Teil ist zum Beispiel, wenn Sie eine klare Aufgabe haben und konkurrieren, wer sie schneller und besser macht. Aber es gibt auch eine kreative Kategorie. Es hat folgendes Format - Sie erhalten eine Ausstellungszelle von 2 x 2 Metern und 5 Minuten Zeit, um Ihr Projekt zu präsentieren.

Wenn Sie eine klare, spezifische Aufgabe haben, können Sie sich sammeln, in eine Richtung denken und viele originelle, nicht standardmäßige Lösungen erscheinen. Und in der Kategorie Kreativ gibt es immer noch einen Konkurrenzgeist, aber Sie dürfen kreativ denken, tun, was Ihnen in den Sinn kommt.

Es war nicht das erste Mal, dass ich beim BPO den ersten Platz in der Kategorie Kreativ gewonnen habe, wir haben bereits 2014 teilgenommen. Die Olympischen Spiele fanden in Sotschi statt und ich belegte den zweiten Platz in der Juniorenkategorie. Und erst 2018 haben wir in Thailand beim BPO der Kategorie Senioren den ersten Platz belegt.

Dann belegten wir den ersten Platz und präsentierten einen Roboter, der autonom Erdbeeren aus einem Garten pflückte. Es klingt einfach, aber tatsächlich hatten wir eine Kamera, der Roboter fand die Beeren mithilfe eines neuronalen Netzes, ermittelte ihren Zustand, lud alles in die Datenbank, der Benutzer bestellte diese Beere für sich selbst über die Anwendung, der Roboter fuhr und pflückte die Beeren mit Hilfe eines weichen pneumatischen Silikongriffs, fuhr zur Drohne, die Drohne hob ab.

Es scheint einfach, aber in Wirklichkeit wurden viele Technologien zusammengebracht, die das Ergebnis von viel Arbeit sind. Es musste nicht nur gleichzeitig zum Laufen gebracht, sondern auch völlig unterschiedliche Technologien synchronisiert werden.

Danach haben wir ein Projekt für RoboCup in Stage erstellt - das ist ein humanoides Robotermädchen, das Flöte spielte. Der Roboter, auch bekannt als das Mädchen Elsa, spielt wirklich Flöte, bläst und hält mit den Fingern die Löcher der Flöte fest. Sie kann auch die vom Gitarristen gespielten Akkorde hören, diese erkennen und eine eigene Melodie in dieser Tonart komponieren und diese dann gemeinsam mit der Person vortragen. Das ist auch aus technologischer Sicht ein sehr starkes Projekt.

Solche Projekte entwickeln Vorstellungskraft, dies hilft uns, in verschiedenen Bereichen der Robotik ernsthaft voranzukommen. Zum Beispiel ist die Softrobotik [die flexible, leicht verformbare Materialien verwendet, die es Robotern ermöglichen, sich an verschiedene Aufgaben anzupassen – von der Modellierung von Wasserlebewesen bis hin zur Durchführung von Operationen], derzeit ein sehr interessantes und vielversprechendes Gebiet.

3. Rodion Anisimov, 21 Jahre alt

Zweiter Platz für Student der Staatlichen Technischen Universität Moskau. Bauman

Rodion Anisimov - Pressefoto

Ich studiere an der CM-7 Abteilung für Mechatronik-Robotik, ich bin der Kapitän des Bauman Robotics Club Teams. Wir traten mit dem Team bei den RoboCup-Wettbewerben an. Es gibt 2 Kategorien: Die Schüler nehmen an der Senioren teil und es gibt 3 Abteilungen. In erster Linie, wo RoboCup begann, ist der Fußball der humanoiden Roboter, zweitens dort, wo ein Roboter in einem echten Wohnzimmer Probleme lösen muss, zum Beispiel im letzten Jahr gab es in einem Supermarkt die Aufgabe, einen Korb mit Lebensmitteln zu sammeln.

Und im dritten Teil des Wettbewerbs, an dem wir teilnehmen, wird ein Lagerraum simuliert, in dem ein Serviceroboter einige Gegenstände richtig auf die Tische legen muss. Alle Objekte liegen zunächst zufällig, und es wird eine Aufgabe an den Roboter gesendet, die angibt, von welchem Tisch auf welchen Tisch das Objekt übertragen werden soll, während die Objekte selbst Muttern, Schrauben sind, also etwas mit Mechanik zu tun haben. Daneben gibt es auch Nebenaufgaben – beispielsweise muss ein Roboter ein passendes Teil in ein Loch werfen.

Wir nehmen an diesen Wettbewerben zum zweiten Jahr teil bzw. für zwei Jahre in Folge belegten wir den zweiten Platz und gaben nur dem Team aus Singapur nach. Mir gefällt, dass diese Veranstaltung mehr auf die Entwicklung der Robotik als wissenschaftliches Feld ausgerichtet ist. Aufgaben werden wissensintensiv, professionell gegeben, viele unterschiedliche Bereiche kommen in der Umsetzung zum Einsatz.

Bei den Aufgaben kommt ein vollwertiges Navigationsprogramm zum Einsatz, wenn mit einem Laser-Entfernungsmesser eine Karte des Raumes erstellt wird und der Roboter auf dieser Karte navigieren muss. Zum Einsatz kommt eine Stereo-Vision-Kamera, mit deren Hilfe Objekte erkannt werden, und dies alles über neuronale Netze.

Während der Wettbewerbstage tauschen die teilnehmenden Teams Erfahrungen aus, sprechen über technische Lösungen und der gesamte Code, der in Robotern verwendet wird, wird öffentlich zugänglich gemacht. Dies geschieht speziell für die Entwicklung der Branche. Dabei kommen unterschiedliche Erkenntnisse zum Einsatz: Wahrscheinlichkeitstheorie, Lineare Algebra, mathematische Analysis - alles zusammen.

Neben RoboCup bin ich auch an anderen Projekten beteiligt. Letztes Jahr waren wir zum Beispiel für eine Konferenz in China mit einem Projekt zur Anwendung des Internets der Dinge in der Servicerobotik. Dort haben wir für einen humanoiden Serviceroboter ein komplettes Steuerungssystem und eine Schnittstelle entwickelt, damit eine Person mit diesem Roboter interagieren kann.