Študenti svojho robota s LIDAR-om nazvali Friendly Dalek. Inšpirovala ich postava z britského seriálu.
Robot Friendly Dalek s autonómnou navigáciou. Zdroj: Adrián Komanek
Inovatívnym prvkom automobilového priemyslu sú dnes autonómne vozidlá. Ich základným a zároveň významným bezpečnostným a navigačným prvkom je LIDAR. Skratka pochádza z anglického názvu Light Detection and Ranging. Ide o metódu merania vzdialenosti pomocou laserového lúču, ktorý sa šíri priestorom.
Maturanti Adrián Komanek a Patrik Michlian z Nových Zámkov nasimulovali činnosť LIDAR-u v robotovi, ktorého sami zostrojili. So svojím projektom sa prihlásili do celoslovenskej súťaže pre mladých vedcov a úspech na seba nenechal dlho čakať.
Zaradili sa medzi víťazov na Festivale vedy a techniky, ktorý organizuje AMAVET – Asociácia pre mládež, vedu a techniku. Na súťaži sa každoročne prezentujú najšikovnejší školáci, ktorí so svojimi víťaznými projektmi reprezentujú Slovensko na celosvetových súťažiach a zaujímavých európskych výstavách.
Vo svete IT a robotiky je momentálne aktuálna téma rozpoznávania objektov, práca s BIG DATA, využívanie LIDAR-u. Vo vašom projekte ste sa rozhodli tieto prvky skombinovať a vytvoriť robota. Vysvetlite najskôr, o akých fenoménoch sa bavíme, keď hovoríme o spojení týchto prvkov.
Ako príklad uvediem autonómne – samočinné vozidlá. Medzi ich základné navigačné prvky sa radí LIDAR. Niektoré autonómne vozidlá používajú na lepšiu orientáciu v teréne aj umelú inteligenciu na rozpoznávanie okolitých objektov. Tieto prvky potrebujú na svoje správne fungovanie množstvo dát. Svoju pozornosť zameriame na LIDAR, pretože je hlavným prvkom nášho projektu. Je to zariadenie určené na mapovanie okolitého terénu. Dokáže to vďaka svetelnému lúču, ktorý na základe odrazu určí vzdialenosť a uhol objektu, od ktorého sa odrazil. V našom projekte používame 2D lidar – A1M8 R5. Jeho dosah je približne 12 metrov s presnosťou +/- 10 centimetrov. Na kvalitu dát vplývajú aj povrchové vlastnosti terénu.
Ďalej používate aj FULL HD kameru na čo najpresnejšie zaznamenanie objektov.
Presne tak. Všetky tieto dáta sa spracúvajú v „mozgu“ nášho robota, ktorým je Raspberry Pi 4. Uprednostnili sme ho pred jeho staršou verziou, nakoľko mal lepšie vlastnosti a výkon vzhľadom na naše potreby. Nášho robota sme naučili reagovať na 3 základné prvky: značku STOP, plyšového medvedíka a človeka. Výber uvedených objektov nebol náhodný. Stopka je základný prvok v doprave, a preto bolo nutné ho naučiť správať sa tak, ako je nutné pri registrácii takéhoto objektu. Človek je najpodstatnejšia vec, ktorú musí robot evidovať. Robot nesmie človeka zraniť ani ho vystaviť nebezpečenstvu, preto sa náš robot ľuďom vyhýba. A plyšový macko je pripomienka toho, že náš robot nie je chladný. Oba tieto prvky pracujú s kvantami dát, ktoré je potrebné zaznamenať, vyhodnotiť a následne na základe zdrojového kódu na ne reagovať.
Váš robot sa volá Friendly Dalek a vy tvrdíte, že nie je len robotom. Čím všetkým ešte je?
Friendly Dalek spája v sebe a demonštruje viacero technológií, ako je AI, LIDAR a internet vecí. Chceli sme tieto technické prvky spojiť a niečo vyrobiť. Robot vznikol spontánne. Mali sme ideu a tušili sme, čo chceme vyrobiť, ale neboli sme si istí detailmi. Dali sme si brainstorming a spomedzi viacerých nápadov sme vybrali to, čo sme predviedli na súťaži. Skĺbili sme do takejto formy čo najviac vecí, ktoré nás zaujímali. Naším hlavným problémom bolo rozhodnúť sa pre dizajn robota. Jedna z možností bola napríklad podoba doručovacích robotov, akých má Amazon. Na technickej škole máme zaužívané vyrobiť kocku, z ktorej trčia kábliky. Robí, čo robiť má, ale nevyzerá to dobre. Nemá to WOW efekt. Nech by bol robot akokoľvek funkčný, podstatné je, ako vyzerá na prvý pohľad. Najmä pre toho, kto sa v tom vyzná. Pri dobre vyzerajúcom robotovi sa nejeden človek zastaví a začne sa zaujímať, čo robí. Prvý dojem je veľmi dôležitý. Preto sme sa rozhodli pre podobu robota, ktorá je inšpirovaná postavou z britského seriálu Doctor Who – Dalekom.
Čo všetko dokáže Friendly Dalek robiť?
Podarilo sa nám zostaviť robota, ktorý sa dokáže sám orientovať v priestore, vyhýbať sa prekážkam a rozpoznávať niekoľko objektov. Spracováva množstvo údajov v reálnom čase a je ich následne schopný vyhodnocovať a vykonávať na základe nich príkazy. Robot si dokáže zmapovať prostredie a je možné mu aj zadať trasu v teréne, ktorý sa naučil. Aktuálne sme ďaleko od jeho finálnej verzie, dolaďujeme pohyb a bezpečnostné prvky robota.
Budeme sa tešiť, keď ho raz stretneme niekde v teréne, kde pomôže aj reálne riešiť rôzne problémy. Vidíte to ešte na dlho, kým sa tak stane? Žiada si to ešte veľa vývojových riešení?
Určite áno. Nateraz však môže náš systém pre samočinné fungovanie robota vo svojej aktuálnej kostre nájsť využitie napríklad ako učebná pomôcka demonštrácie práce LIDAR-u, mapovania terénu a demonštrácie fungovania jedného zo základných prvkov umelej inteligencie (AI vision). Avšak jeho ďalšie využitie môže byť rôzne a komplexnejšie, nakoľko celý systém fungovania je možné preniesť na inú kostru alebo iné vozidlo.
