Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ реализует проект, способный обеспечить ему успех в авторитетных международных студенческих соревнованиях по робототехнике «Евробот». Об этом CNews рассказали в университете.
Студенческая группа МИФИ, сформированная участниками инженерного сообщества Engi-Teams, ведет подготовку к турниру двух роботов: главного, прозванного в коллективе «большой белкой», и его помощника — «бельчонка». Ключевая цель на площадке — передвижение деревянных кубиков, изображающих орехи.
«Наша разработка — это, по сути, крупная белка, — пояснил лидер команды, учащийся третьего курса ИФТИС Александр Кузенков. — Она перемещает эти кубики в полностью автономном режиме, применяя технологии машинного зрения через внешнюю камеру, а также лидарно-инерциальную навигационную систему».
Задача усложняется тем, что за отведенные 100 секунд машина должна не только перенести «орехи», но и разделить их по цветам. В соответствии с тем, за какую сторону она выступает (синюю или оранжевую), манипуляторы разворачивают кубики требуемой гранью кверху. После 80-й секунды на арену выходят «маленькие бельчата», которые симулируют поглощение орехов, внося в выступление дополнительную динамику и зрелищность.
Техническая реализация аппарата вызывает восхищение. Основу робота составляет голономная всенаправленная платформа на омни-колесах, дающая ему свободу перемещения по любым траекториям: прямо, назад, боком и под углом. Пиковая скорость доходит до двух метров в секунду, а масса конструкции — 8–10 килограммов. При этом размеры строго ограничены регламентом состязаний: высота не более 450 мм, а периметр в рабочем состоянии не должен быть больше 1400 мм.
Сложной механикой руководит продвинутая электронная компонентная база. Центральный вычислительный модуль расположен вне корпуса робота на отдельной стойке, что составляет архитектурную особенность данного проекта.
«Архитектурно у нас используется хост-компьютер, на котором работает весь ресурсоемкий внешний программный стек. Через Wi-Fi он связан с мини-компьютером на самом роботе, — отметил капитан. — А тот, в свою очередь, управляет микроконтроллером, который отвечает за приводы моторов».
Взаимодействие между компонентами обеспечивает робототехнический фреймворк Robot Operating System 2 (ROS 2), а программный код создается на языках Python и C++.
Ориентироваться в пространстве и выполнять миссию помогают многочисленные сенсоры: лидар, формирующий двумерное облако точек, десятиосевой инерциальный блок, оптический датчик, работающий по принципу компьютерной мыши (колесная одометрия), а также две камеры — встроенная для определения цвета и внешняя для общей навигации.
На вопрос о возникающих трудностях Александр указал, что наибольшую сложность представляла не столько механическая часть проекта, сколько разработка стабильно работающего программного обеспечения.
«Конструкция обязана демонстрировать высокую устойчивость к внешним факторам. Необходимо предусмотреть ситуации, когда датчик может отсоединиться или выйти из строя, но при этом система обязана сохранить позиционирование на площадке и не сойти с заданного маршрута, — пояснил он. — Именно поэтому к надёжности и устойчивости к сбоям предъявляются столь серьёзные требования».
Хотя технические задачи стоят непростые, коллектив из 16 участников (включая студентов младших курсов, аспирантов и выпускников различных вузов) сохраняет уверенный настрой. У команды уже есть достижения — в 2025 году они стали серебряными призёрами данных состязаний.
«В текущем сезоне мы намерены победить», — твёрдо заявляет лидер команды. Победу определят быстрота, чёткость действий и безотказность автономных роботов-сборщиков в работе.
