Выбор редакции

Популярное

Выбор читателей

Технологии
Читать 8 минут

Робокросс: за русской фишкой

Roman Nazarov
28 февраля 2017, 12:57
28 февраля 2017, 12:57

Если группе студентов дать автомобиль, компьютер, датчики и приводы, необходимые для создания автономного автомобиля, смогут ли они сделать аппарат, пригодный для езды по обычным дорогам? Ответ мы искали на Робокроссе, уникальном состязании студенческих команд по созданию роботизированных транспортных систем.

При появлении бочки прямо по курсу серая «Калина» поступила как неопытный велосипедист, внезапно обнаруживший столб на пути: вильнула вправо, затем влево и, не в силах принять решение, врезалась в бочку всем бампером. Глазам веришь с трудом, потому что всё происходит на черепашьей скорости, около 5 км/ч.

Вообще Робокросс — это не гонка с рёвом моторов, а состязание в том, кто меньше ошибок допустит. Но азарт у зрителей чувствуется даже в большей степени, чем на гонках, потому что соревнуются водители-роботы, а болельщики — их создатели. Добравшимся до финиша аппаратам (не всем это удаётся) аплодируют.

Идёт первый раунд заездов автономных автомобилей, созданных студенческими командами из российских вузов, а я уже насмотрелся на мучения автоматики в преодолении простых, казалось бы, задач.

Оранжевая «ГАЗель» команды KSTA Team из Ковровской государственной технологической академии благополучно справилась с четырьмя препятствиями — бочками, расставленными судьями, — но притёрлась к отбойнику, ограждающему трассу, и заглохла.

Аппарат «Иван Фёдорович Крузенштерн» величиной с крупную собаку, созданный СКБ РТС [1] из Нижегородского государственного технического университета, вместо разворота в конце трассы направился к сидящему на бетонном блоке охраннику в камуфляже, разомлевшему от жары. Когда до человека осталось 3 метра, машина словно опомнилась и начала поворачивать. Но время упущено, места для разворота уже недостаточно, и она врезается в бетонный блок, ломая крыло. Сопровождающий студент — за каждым аппаратом идёт человек с «поводком» дистанционного выключателя — в отчаянии всплёскивает руками.

Гусеничный болотоход команды «Фауст» Московского авиационного института легко преодолел первую половину дистанции и разворот, но на пути к финишу отчудил на ровном месте: опасливо объезжая очередное препятсвие метров за пять, он развернулся на пятачке почти на 135 градусов, совершил рывок и протаранил несчастную бочку.

Разработчики уходят от ответа на вопрос о причинах ошибок машин, глядя на меня с униженным негодованием родителей, которым задали вопрос «почему ваш ребёнок вытирает нос рукавом». Одни туманно ссылаются на алгоритмы, другие на неполадки в электронике.

Ветер, камни и вода — враги алгоритма

Я обращаюсь с тем же вопросом к инженерам Горьковского автозавода, наблюдающим за состязаниями.

«Полевые испытания очень сильно отличаются от indoor, — объясняет Максим Петров, директор „Робокросса“. — Поднялся ветер, появилась пыль, в показаниях датчиков появились неучтённые изменения. Наезды на кочку, погрешности в механике и внешней среде — всё важно. Четыре года назад, например, соревнования проходили в ливень, и датчики вели себя совсем по-другому».

В этот год погода тоже «подфартила»: сначала стояла изнуряющая жара, но ко второму этапу подкралась огромная туча и ударил проливной ливень. При первых каплях дождя болотоход «Фауст» в середине трассы неожиданно сделал полный оборот вокруг своей оси. Такой же круг, но резвым бегом, пришлось сделать и сопровождающему.

Из всех задач студенческим роботам труднее всего даётся стабильность.

«Нельзя сказать, что у ребят что-то не получается, — говорит Максим. — Езду по прямой, разворот и объезд препятствия все выполняют. Но вот стабильности — чтобы раз за разом получалось — не хватает».

Наглядным подтверждением стала неудача чемпиона трёх предыдущих лет, «ГАЗели» команды «Аврора Роботикс» из Рязанского государственного радиотехнического университета. В этом году машина даже не добралась до финиша: в развороте она каждый раз бессильно застывала, крутя передние колёса, но так и не смогла дать задний ход.

«Самое главное — алгоритмы управления, — объясняет Сергей Лукша, инженер КБ „Аврора“, один из кураторов команды. — Все действия — выжать сцепление, перевести рычаг, добавить газу — планировщик траектории должен сложить в единый цикл, чтобы машина не заглохла и стартовала плавно. Нам недавно заменили коробку передач, и мы не успели отладить его».

Планировщик не давал двигателю достаточно мощности, поэтому машина не могла тронуться с места.

«А» и «Б» робомобилизма

Робокросс проходит уже в седьмой раз. Впервые «Группа ГАЗ» и фонд «Вольное дело» провели его в 2010 году.

«На самых первых соревнованиях ставилась примитивная задача — проехать 30 метров по прямой, — вспоминает Максим Петров. — Мы усложняли правила постепенно, понимая, что имеем дело со студентами. Ключевое новшество этого года — испытание систем ADAS [2], машина должна определить все знаки и разделительную линию. В следующем году она должна будет последовать их предписаниям».

На Робокроссе также соревнуются летательные аппараты, но автомобильное направление заметно доминирует, привлекая больше команд и внимания со стороны организаторов. Последним соревнование помогает искать талантливых молодых инженеров.

Очарование событию придаёт атмосфера секретности, традиционная для автопрома любых стран. Попасть на Робокросс непосвящённому практически невозможно, поскольку проводится он на спрятанном в лесах Нижегородской области испытательном полигоне ГАЗ. Чтобы посмотреть на робомобили студентов, вам нужно быть либо представителем прессы … либо родственником кого-либо из участников. Кстати, последние также горячо болеют за «свои» разработки.

Что касается технической стороны, естественно, я внимательно присматривался к заявленным аппаратам и с удивлением обнаружил, что набор оборудования сложился довольно типовой: лидары (лазерные дальномеры) и 3D-лидары, ультразвуковые сенсоры, GPS-оборудование и видеокамеры. Отличилась лишь НАМИшная «Калина» — она скромно обошлась без лидаров, «ощупывая» пространство вокруг себя ультразвуковыми сенсорами. «Такая задача — сделать бюджетный вариант — ставилась изначально», — поясняет Денис Ендачев, руководитель команды и директор Центра информационной и интеллектуальной системы НАМИ.

Все блоки, конечно, достаточно просты, поскольку вузы сами закупают их. Несмотря на это, участники жалуются на дороговизну многих компонентов, хотя и не по «космическим» меркам.

Негде покататься

Бесспорно, автомобиль-робот превосходит обычного водителя по скорости и точности реакции, а его датчики надёжнее человеческих глаз и ушей. Но у человека есть уникальная способность справляться с нестандартными ситуациями. У роботов этот талант пока, до создания искусственного интеллекта, отсутствует на корню. Они моментально становятся беспомощными и даже опасными, встретив что-то, непредусмотренное алгоритмом — в этом я убедился, наблюдая за ними на Робокроссе.

Для создания автономного водителя нужен большой объём полевых испытаний, чтобы проиграть все возможные комбинации условий. Глобальные автоконцерны строят имитаторы городской среды стоимостью в миллионы долларов, предназначенные единственно для решения этой задачи.

Для ребят, которые захотели бы сами для себя создать автономный автомобиль, именно нехватка практики станет камнем преткновения.

«В вузах практически нигде нет полигонов, на которых можно „катать“ машины, — говорит Максим Петров. — Для них наш полигон — единственная реальная возможность. Если бы у них была возможность делать и тут же испытывать, результаты уже сегодня были бы совсем другими».

Однако инженеры ГАЗ сами с интересом пробуют машины, созданные студентами; говорят, год от года они ездят всё лучше. Не единожды участники жаловались, что не могут посвятить подготовке достаточное время.

«Очень много задач, — говорит Сергей Лукша из команды „Аврора Роботикс“. — Приходится участвовать в демонстрациях роботехники, коммерческих проектах КБ „Аврора“. Студенты подключаются к мелким практическим задачам, у них есть учебный процесс. Мы напряжённо работаем над машиной только в короткий промежуток перед соревнованиями».

Поэтому Робокросс — это не только и не столько соревнования, сколько полевые испытания. Из 4 дней, отведённых под него, состязания происходят только в последний день, до этого участники заняты пробными заездами и отладкой в полевых условиях.

Опыт первичен, оборудование вторично — в этом секрет победы в Робокроссе, говорит Максим Петров.

«Вот что интересно: какой бы вуз ни пришёл, даже с самым громким именем, какое бы дорогое оборудование ни было использовано, в первый год не выигрывает никто, — говорит он. — МАМИ приезжали с самым дорогим оборудованием и не смогли выполнить задание. „Бауманка“ привезла всё очень навороченное — то же самое».

В подтверждение его слов, победителем этого года стала команда «Фауст» из МАИ, один из старожилов Робокросса.

Русская фишка

Организатор соревнований «Группа ГАЗ» постепенно расширяет собственный имитатор реальной дорожной среды: в будущем году на испытательном полигоне обещают сделать участок, имитирующий город. И тогда каждые 2 года будут чередоваться городские испытания и «кантри», на грунтовой трассе.

Инженеры Горьковского автозавода любят упоминать, что именно они создали первый в России автономный автомобиль на базе «ГАЗели». Сейчас они хотят как можно быстрее выпустить автономные автобусы ЛиАЗ и грузовики «Урал».

Ради чего всё это? Разве у российских автопроизводителей есть шансы опередить Google, Tesla и других ведущих разработчиков автомоторных «беспилотников»?

Не опередить, а дать недорогую и надёжную альтернативу, поправил один из организаторов: «Русская школа инженеров славится способностью решать сложные задачи простыми методами. „Фишка“ обязательно нужна».

[1] Студенческое конструкторское бюро «Роботизированные транспортные системы» (СКБ РТС, сборная команда Нижегородского автомеханического техникума и Нижегородского государственного технического университета).

[2] Активные помощники водителя, англ. Active Driver Assistance Systems.

Ещё в этой рубрике

uPages рекомендует