Свернуть

«Спартаку» и «Зениту» на зависть: роботы-футболисты

Роботы играют в футбол, но очень плохо. Маленькие, высотой взрослому человеку до колена, они неуклюже перетаптываются, часто падают, не умеют прыгать и бегать. Но это пока: к 2050 году роботы-футболисты обещают на равных сразиться с людьми и даже выиграть. В России роботов-футболистов готовит к этой победе команда студентов МФТИ. В этом году они привезли несколько призов с RoboCup и FIRA — и это только начало.
Анастасия Шартогашева

С октября прошлого года в Московском физико-техническом институте существует студенческая команда робототехников «Старкит». В конце лета ребята съездили в Южную Корею и вернулись с медалями за третье место в соревнованиях «Спринт» и «Забег с препятствиями» в лиге Hurocup AdultSize чемпионата FIRA 2019. В 2019 году их роботы также приняли участие в соревнованиях по робофутболу — обыкновенному, с мячом и воротами, и успешно: 1-е место в Challenge Shield в лиге Standard Platform на RoboCup 2019 в Сиднее. Создатель и спонсор команды, выпускник МФТИ Азер Бабаев рассчитывает, что с этой маленькой группы студентов, увлеченно работающих над роботами-спортсменами, начнется история целой школы робототехники.


1996 — состоялся первый чемпионат мира по робофутболу

1200 робототехников и программистов приняли участие в прошлогоднем чемпионате мира FIRA

1 млн рублей стоит один робот NAO18 роботов у команды МФТИ на сегодняшний день — достаточно, чтобы устроить матч

25 степеней свободы у гуманоидного робота

Спорт не главное

Робофутбол отличается от обычного в том числе организационно: для роботов не существует одной международной федерации. Вместо этого команды робототехников, как боксеры, соревнуются в разных лигах разных организаций. Самые влиятельные — RoboCup и Federation of International Robosports Association (FIRA). Что касается робофутбола человекоподобных роботов, проводятся матчи в пяти основных лигах: роботов собственного изготовления малого, среднего и большого размеров, лиге компьютерных симуляций и матчи Standard Platform League с гуманоидными роботами NAO. Часто федерации робофутбола попутно устраивают соревнования летающих роботов, автономных автомобилей, конкурсы проектов для спасательных и поисковых работ. Главное здесь вовсе не футбол, а робототехника, а мяч и поле используются только как удобная платформа для образования тех, кто этих роботов строит и обучает.

Робот и футбол

Впрочем, в качестве платформы хорошо работают и другие виды спорта: FIRA проводит соревнования по тяжелой атлетике (роботы поднимают маленькие пластмассовые штанги), бегу и даже стрельбе из лука. Но главный упор делается все-таки на командные виды спорта: они позволяют совершенствовать алгоритмы кооперации, которые крайне важны для создателей больших промышленных автоматизированных систем. В этом смысле футбол всего лишь приманка и тренировочная площадка для будущих разработчиков гигантских промышленных роботов, управляемых через интернет вещей. Главный зачет в робофутболе ведется по числу забитых и пропущенных командой голов, но бывают и отдельные технические соревнования. На соревнованиях FIRA, например, роботы соревнуются в устойчивости. По стоящему на полу роботу бьют грузиком, подвешенным на веревке. Выигрывает машина, выдержавшая удар самого тяжелого груза, выпущенного при самом большом отклонении от вертикали.

Робот

Кроме традиционных сражений команда против команды устраивают и дроп-ин-сессии — матчи, в которых все пять роботов с каждой стороны принадлежат к пяти разным командам. В этом случае ведется индивидуальный зачет, очки из которого позднее отправляются в командную копилку.

Для взрослых

Роботы-футболисты только выглядят забавно, на самом деле все очень серьезно. Судить об этом можно по опыту тех стран, в которых робофутболом занимаются уже не первое десятилетие, — Кореи, Франции, Германии. Этот опыт показывает, что интерес к робофутболу не проходит, как большинство детских увлечений. Из бывших студентов, начинавших программировать пасы и удары по воротам в середине 1990-х, выросли серьезные ученые; они защищают диссертации и сами становятся за университетскую кафедру, но продолжают учить роботов пинать мяч.

Роботы соревнуются в беге Кроме футбола робототехники соревнуются в беге (ходьбе), поднятии предметов, проводят особые состязания на равновесие. Вид спорта определяет круг задач, которые решают инженеры и программисты.

Сложнее, чем можно представить

«Робофутболом в МФТИ начали заниматься с расчетом создать вокруг него сильную команду робототехников и программистов (в том числе специалистов по искусственному интеллекту), может быть, целую научную школу», — рассказывает Сергей Семендяев. До сих пор робототехникой на Физтехе не занимались. Но даже сейчас желающих находится не так много: в команде всего двадцать человек — для вуза с шестью тысячами студентов и почти тысячей аспирантов это очень мало. Сергей считает, что потенциальных участников пугает сложность задачи.

«Я сам не сразу принял предложение заняться роботами, — говорит Сергей. — Понимаете, робототехника — это невероятно сложно, сложнее, чем можно себе представить. Вы ведь имеете дело не с виртуальным пространством, а с реальностью. В компьютерной симуляции робот может отлично бегать, а в жизни упадет. Именно поэтому роботы-футболисты пока не умеют ни прыгать, ни бегать. Они играют в футбол пешком, другие способы передвижения слишком сложны».

Команда студентов МФТИ «Старкит» Команда студентов МФТИ «Старкит»: капитан Иван Хохлов, Владимир Литвиненко, Илья Рякин, Илья Осокин, Артем Лукоянов, Даниэл Бабаев и инвестор Азер Бабаев.

«Движения робота описываются сложной математикой, — продолжает объяснять Сергей, — у гуманоидного, например, 25 степеней свободы и 25 сервоприводов — это уже 50 нелинейных уравнений, но, даже решив их, вы вряд ли получите адекватную математическую модель. И дело не только в движении: сложны все аспекты работы над роботами. Писать нейросети для них совсем не то же самое, что просто писать нейросети. Наши футболисты большую часть информации получают с камер — а значит, они должны распознавать образы; этим занимается нейросеть — но такая, которая целиком поместится в бортовом компьютере, память которого ограничена».

Роботы Роботы ориентируются на поле с помощью машинного зрения и обмениваются друг с другом координатами. Точность позиционирования у них не очень высокая: робот видит даже не точку, а пятно метрового диаметра. Но для неторопливых футболистов-пешеходов этого достаточно.

Своя сборка

«Старкит» не единственная российская робофутбольная команда, есть и более успешные: команда Road Killer школы робототехники «Сфера знаний» из Челябинска даже победила в Корее в соревнованиях автономных беспилотных автомобилей. Но Road Killer — юниоры, а физтеховцы выступают в профессиональной лиге, и планы у них более амбициозные. Они хотят не только побеждать, но и делать собственных роботов.

Сейчас в МФТИ есть три типа роботов, каждый для выступлений в своей лиге. NAO в гладких пластиковых корпусах, Rhoban с оголенными сервоприводами и проводами и похожие на них роботы Kondo. Из них только роботы NAO не подлежат никаким модификациям: они участвуют в матчах лиги Standard Platform, в которых соперничают программисты, а не механики. Все роботы во всех командах лиги одинаковые, отличается только софт — распознавание образов, алгоритмы, управляющие движением роботов и их стратегией на поле.

А вот роботов Rhoban и Kondo менять можно и нужно, и в МФТИ этим занимаются настолько успешно, что разработчики оригинальных моделей интересуются у физтеховцев, как им удалось настолько улучшить вычислительную платформу. Более того, российская команда получила разрешение производителей роботов Rhoban собирать подобные самостоятельно — не для продажи, а только для игры и совершенствования.

Статья «Робот выходит на поле» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2019).
Интересно как устроен ядерный реактор и могут ли роботы построить дом?
Все о новых технологиях и изобретениях!
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.
Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь,
чтобы оставлять комментарии.