1i7 (1i7) wrote,
1i7
1i7

Category:

Хакатон Ботфест 1.0 на ФИВТ в Физтехе

Начался новый 2013й год (в смысле его учебная часть) и вместе с ним запущен очередной Инновационный Практикум на Факультете Инноваций и Высоких Технологий (ФИВТ) в Физтехе.

На этот раз старт практикума состоялся в виде эксперимента - студенты нового потока были приглашены на сумасшедшую технологичную вечеринку в виде двухдневного хакатана, т.е. непрерывного марафона инженерной командной проектной работы с нуля в начале первого дня и с необходимостью предоставить результат в конце второго дня.

Если коротко, студенты пришли утром, выслушали вводные лекции о том, куда они попали, далее придумали себе инженерно-проектные задания на ближайшие двое суток, объединились в команды по 2-3-4 человека, на месте приступили к работе над заданиями и вечером второго дня продемонстрировали результат.


Подробнее длинно с философией, методологией и всеми остальными деталями.

Мероприятие стартовало в 10 утра. Юрий Аммосов ammosov рассказал новому потоку, чем им предстоит заниматься ближайшие двое суток на хакатоне и ближайший год (2 семестра практикума) на Инновационном Практикуме.



Хакатон было решено сделать тематическим, в качестве ведущей темы была выбрана тема популярной робототехники, которая очевидно уже набрала критическую массу зараженных идеей участников и ближайшее время будет развиваться по законам любого хайпа.

Для погружения в тему я прочитал небольшую вводную лекцию, которая в основном состояла из видео-роликов и краткого описания знаковых проектов кикстартера, которые я предусмотрительно собрал еще осенью для студентов прикладной математики Нижегородского Политеха.



Первый ключевой тезис - доступные роботы идут, и их могут делать команды 3-4-5 человек с правильными идеями и почти без денег в квартирах, гаражах и вузовских лабораториях уже сейчас. Авторитетный популяризатор данного концепта - главный робоевангелист Силиконовой Долины Дмитрий Гришин — основатель фонда Гришин Роботикс, в очередной раз озвучил его на робототехнической конференции, прошедшей за неделю до хакатона в Сколково.

Из этого тезиса также напрямую следует важное требование к идеям проектов - это техническая реализуемость задачи силами обозначенной команды из 3х-4х человек в разумные сроки (полгода-год) с реалистичным бюджетом хотя бы до стадии демо-прототипа.

Однако к первому ключевому тезису стоит добавить второй еще более ключевой фундаментальный тезис - сами по себе технологии ничего не стоят без правильной идеи, лежащей в основе инженерного воплощения. Робот (как впрочем и любой другой проект из произвольной области) должен быть не просто разработан и доведен до производства, он должен найти свое место в повседневной жизни среди живых людей, т.е. иметь потенциал для того, чтобы немного изменить окружающий мир хотя бы и в очень узкой специализированной области. Только в этом случае проект будет иметь шанс если не на долгую интересную жизнь, то хотя бы на выживание, а создавшая его команда - на успех.

3-4 человека — это как раз устоявшийся за несколько лет формат инновационного практикума, поэтому мы решили проверить, смогут ли свежие команды предложить новому робототехническому рынку что-нибудь кроме очередного Робота-Пылесоса или Робота Для МЧС.

В качестве хорошего наглядного примера, который идеально демонстрирует практически все вводные установки, особое внимание можно заострить на проекте OpenROV - небольшая роботизированная подводная лодка с открытым исходным кодом, получившая любовь аудитории, финансирование на кикстартере ($111 тыс вместо $20 тыс заявленных от 484х поддержавших) и внимание серьезной прессы:

"It could change the future of ocean exploration." - New York Times
“I wish they were in every hardware store in the world.” - Dr. Sylvia Earle, National Geographic Explorer-in-residence.
"The maker movement at its best" - Tim O'Reilly, Founder and CEO of O'Reilly Media, Inc.




Пауза на начинку:

Простой пластиковый корпус.


И электроника в виде самой попсовой микроконтроллерной платы Ардуино, некоторых дополнительных внешних устройств, кучи проводов и даже беспаячной макетной платы (да-да, той самой макетной платы, с которой стоит крайне осторожно вести себя в американских аэропортах, чтобы не нарваться на серьезные неприятности вплоть до угрозы жизни).

Но самая важная составляющая часть этого проекта конечно заключается в том, что это не просто некий кусок пластмассы и электроники, который умеет плавать под водой. Этот проект был создан и вырос в среде ученых-исследователей, для которых он может изменить полностью подход к исследованию подводных пространств и объектов - это дешевый аппарат, который доступен любому ученому, преподавателю и студенту. Те из них, кто раньше занимался изучением морского дна только по учебникам, с появлением этого аппарата смогут позволить себе проверить теорию на практике и начать самостоятельные исследования, а рост количества часто переходит в качество. Вот в этом и заключается действие второго фундаментального тезиса.

Вторая и третья части моей вводной лекции — знакомство с технологиями быстрого робототехнического стартапа. На самом верхнем уровне три ключевые составляющие, без которых не будет работать вообще ничего — это конечно же механика, электроника и алгоритмика.

Хотя алгоритмика (в значительной степени математика) сейчас является одним из ключевых направлений, в которых имеет смысл устремить свои помыслы, студенты ФИВТ знакомы с ним гораздо лучше, чем я. Зато пока 3д-принтеры еще не установлены в каждом туалете, счета за использованный пластик не приходят в каждую квартиру вместе с квитанциями за ЖКХ, а промо-девочки в супермаркетах не раздают всем желающим пробники микроконтроллерных плат, имело смысл провести небольшую полуторачасовую ознакомительную лекцию по линиям механики и микроэлектроники.

По моделированию механической части для студентов «программистских» специальностей рекомендую редактор-моделер openscad. С мой «программистской» точки зрения его главное преимущество заключается в том, что модель создается не при помощи космического интерфейса визуального 3д-моделера, для изучения которого даже профессионалам требуется проходить специальные курсы, а в виде программы на специализированном языке программирования, который способны освоить даже школьники за 40 минут. Что-то достаточно сложное и серьезное с ним сделать наверное уже проблематично, но для ультра-быстрого погружения в область - самое то, тем более, что созданные детали можно сразу экспортировать в формат stl, который понимает любой современный 3д-принтер, и получить их физическое воплощение. Кроме того, исходный код программы распространяется под свободной лицензией, сама программа кросс-платформенная, занимает мало места и быстро скачивается из интернета и устанавливается прямо в аудитории.

Для погружения в мир микроэлектроники за оставшийся час — очевидно максимально простая ардуино-совместимая среда программирования mpide с контроллерами PIC32 (на платах ChipKIT) – вполне достаточно, чтобы дать представление о том, каким образом сложные абстрактные математические алгоритмы распознавания образов, ориентирования в окружающем пространстве и решения нетривиальных прикладных поведенческих задач могут крутить моторы, читать данные с внешних датчиков и конечно же мигать красивыми разноцветными светодиодами.

В районе 2х часов дня вводная лекция была завершена, студенты зарядились темой и пошли на обед генерировать идеи.

Спартанский обед на первом этапе оценили не все и часть аудитории предпочла прогуляться до ближайшей кафешки.



Однако после старта работы большинству присутствующих сама собой стала понятна позиция разработчиков OpenROV, что нет ничего лучше, чем чашка с чаем и тарелка с едой рядом с клавиатурой и запчастями от робота прямо на рабочем месте, а запасы лапши в конечном итоге разошлись довольно хорошо.



Следующий шаг — двухминутный питч — короткое выступление любого желающего заразить аудиторию своей идеей и собрать в команду еще 2х-3х единомышленников для совместного труда в оставшиеся полтора суток.

Далее объединение по командам и проработка идеи до внятного проекта со всеми необходимыми составляющими в виде описания устройства будущего робота, плана работ и целевой аудитории, которой этот робот будет обязательно нужен. Обсуждение идей с одногруппниками и консультантами.

С 6ти до 8ми вечера состоялась презентация уже оформившихся идей сформировавшимися командами. 5 минут на выступление + вопросы из зала. Эта часть получилась крайне интересной, но довольно утомительной. Выступление короткое, но команд много и уже вечерело. Для следующего раза стоит подумать, каким образом можно исключить этот этап, чтобы дать старт инженерной проектной работе раньше — с учетом крайней ограниченности времени немаловажный нюанс.

После выслушивания одобрения и конструктивной критики началась собственно инженерная работа по реализации озвученных проектов.

Полноценный бегающий по столу робот — это не приложение для андроида и даже не игрушка с красивыми арт-объектами — даже при наличии обычных инструментов быстрого прототипирования «печать» запчастей корпуса простой модельки на современном 3д-принтерере может занять несколько часов и даже дней. Поэтому в качестве финального результата основного практического этапа была поставлена цель создать базовую 3хмерную модель будущего робота, составить список доступных на рынке дополнительных запчастей (микроэлектроника, движители, датчики), которые можно использовать в финальном продукте, а также внятное словесно-графическое описание основных поведенческих принципов, на основе которых можно будет создать и реализовать соответствующий алгоритм.


После выступления последней команды и до 4х часов вечера следующего дня собственно начался процесс непрерывной командной работы. Я не знаю, что происходило все это время, и даже мог ожидать, что никто из участников не сможет представить хотя бы какой-то вменяемый результат, но на следующий день мне посчастливилось увидеть следующие работы (в порядке выступлений, определенным жеребьевкой).





0. ScanBot - робот для сканирования бумажных книг с автоматическими переворачивателями страниц.



1. AvalancheBot - робот для спасения альпинистов, попавших под лавину. Одна из важных в таких ситуациях проблем это то, что попавшие под лавину люди задыхаются под толщей снега в течение нескольких минут и спасательные группы не успевают их спасти. Представленный бот - небольшая бор-машина, которую альпинист может носить в рюкзаке и которая в случае проблеммной ситуации сможет сама просверлить в спрессованном снегу тоннель вертикально вверх, чтобы обеспечить человеку доступ воздуха и помочь ему продержаться живым до прихода спасателей, которых она также сама сможет вызвать.


2. WallpaperBot - автономный робот-поклейщик обоев - все очевидно.






3. AddBot - робот-светлячок для супермаркета. Мужчина заблудился в супермаркете и хочет найти свою жену про которую знает только то, что она находится в определенном магазине. Вызывает "светлячка" - беспилотный квадрокоптер, который прибывает в его текущее место положения, а затем ведет за собой в нужную точку (периодически зависая в ожидании и указывая дорогу).



Результатом работы команды по итогам хакатона послужила не модель робота (здесь используется стандартный квадрокоптер, поэтому очередной раз его моделировать не имеет смысла), а прототип интерфейса для программы навигации, поэтому картинки с моделькой нет.

4. AlarmBot - робот-будильник. Утром звенит и не дает себя выключить, убегая от хозяина по всей квартире.



5. BasketBot - робот-мусорная корзина. Сама ловит бумажку, брошенную примерно в ее сторону.



6. WhiteboardBot - мини-робот для вытирания магнитной маркерной доски в аудитории. Лектор что-то написал на доске, дал команду роботу ее очистить и пока он продолжает общаться с аудиторией, робот за его спиной бегает по доске туда-сюда стирая надписи.



7. ArahnaBot - еще один робот-чистильщик, но этот большой и предназначен для мойки стекол больших небоскребов.



8. BossBot - сувенир для Босса. Сидит на столе и ждет, пока начальник тыкнет пальцем в нужное место на столе на документе - робот подбежит и шлепнет на него печать.



9. HamBot - робот для приготовления гамбургеров. Изначальная идея проекта - создание полностью автономного кафе в стиле (по словам авторов) "ретро-футуризма", т.е. когда куча разных железных роботов со светящимися лампочками и множеством конечностей делают всякие сложные движения, завораживая зрителей не столько эффективностью и полезностью производимых действий, сколько своим видом и красотой процесса. В исходном списке значился робот-кассир, 3д-принтер для десертов и робот-плита с роботизированной лопаткой для изготовления гамбургеров. После предварительного выступления был выбран робот для приготовления гамбургеров.





A. PatrolBot - водоплавающий робот на воздушной подушке для охоты на браконьеров и наблюдения за животными в дикой природе.







B. ConstruinoBot - робот-строитель, укладывает кирпичи.





C. BrailleBot - электронная книга-планшет для слепых и слабовидящих. Должен отображать информацию из текстового файла шрифтом Брайля и осуществлять навигацию по страницам. Нужные штырьки автоматически поднимаются и опускаются в зависимости от отображаемой буквы.



D. BaywatchBot - роботизированная спасательная доска для автоматического спасения утопающих на пляже.



E. BarBot - робот Бармен. Умеет наливать в стаканы алгокоголь и любые другие напитки, а также делать коктейли. Нужная доза определяется автоматически по количеству бульков текущему весу бутылки при известных характеристиках жидкости. В данном случае важный упор на визуальную составляющую - робот должен уметь крутить бутылками красиво так, чтобы всем хотелось заказать у него что-нибудь еще. По этой причине используются внешние многосуставные манипуляторы, а не скучные дозаторы из бутылок с клапанами.


F. AdvertBot - квадрокоптеры летают с рекламной расжяжкой в закрытом помещении - например в торговом центре.





Презентации с подробностями проектов - в том числе с моделями, списками запчастей для изготовления и объемом необходимых инвестиций - скачать в одном архиве (140 Мб).


После финального выступления экспертное жюри в виде Валерия Евгеньевича Кривцова, Юрия Аммосова, Сергея Даревского, Льва Грунина, Альмира Джумаева и меня отлучилось на совещание, по результатам которого три команды-победителя с учетом приза зрительских симпатий были награждены призами в виде набора начинающего робототехника - макетной платой, набором проводов, электрическим мотором с драйвером L293D, cервомотором и главное - микроконтроллерной платой PIC32 ChipKIT Uno32 (из той кучи, которую нам прислал Юрий Панчул panchul) для того, чтобы все это можно было оживить.





Хакатон Ботфес 1.0 был объявлен закрытым и с этого дня - регулярным событием как минимум для каждого Инновационного Практикума. В целом эксперимент можно считать удачным. Не все проекты смогли за два дня вписаться в исходные условия - кто-то оказался не слишком оригинальным, а кто-то наоборот - слишком оригинальным и не слишком выполнимым. Но направление мысли абсолютно все проекты ухватили правильно, т.е. отталкивались от жизни, а не от механизмов. Однозначно порадовали несколько свежих идей, а также проделанная работа и наглядный результат в совершенно новой для участников области с "пустого места".

Практическое замечание на будущее - тема роботов интересна, но чтобы иметь возможность включать подобные проекты в полноценный практикум, для нее нужно развить материально-технический фундамент - например как минимум создать лабораторию быстрого прототипирования с проводами, датчиками, pic32-чипкитами, а также 3д-принтерами, лазерными резками и разными другими станками, со свободным доступом собранными под одной крышей. Если провести хакатан на территории такой лаборатории, на выходе можно было бы получить не просто 3д-модели и шоппинг-листы для запчастей, а что-нибудь реально бегающее, шевелящееся и летающее.

Poll #1903657 Какие роботы вам понравились?

Какие роботы вам понравились?

0-scanbot
0(0.0%)
1-avalanchebot
1(100.0%)
2-wallpaperbot
0(0.0%)
3-addbot
0(0.0%)
4-alarmbot
0(0.0%)
5-basketbot
0(0.0%)
6-whiteboardbot
0(0.0%)
7-arahnabot
0(0.0%)
8-bossbot
0(0.0%)
9-hambot
0(0.0%)
a-patrolbot
0(0.0%)
b-construinobot
0(0.0%)

Какие роботы вам понравились (продолжение)?

c-brailbot
0(0.0%)
d-baywatchbot
0(0.0%)
e-barbot
0(0.0%)
f-advertbot
0(0.0%)
Я делаю своего робота и он гораздо лучше ваших!
0(0.0%)
Здесь слишком мало Больших Человекоподобных Роботов
0(0.0%)
Я Дмитрий Гришин, хочу проинвестировать пару ваших проектов
0(0.0%)
Будущее за микророботами, использующими силы поверхностного натяжения и адгезии
0(0.0%)
Слава Роботам!
0(0.0%)



Еще разные фотографии.























Tags: arduino, microchip, mips, выступления, инновационный практикум, мфти, роботы, хакатон
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment