Интеллектуальные робототехнические системы

  • информатика
  • математика
  • Дает 100 баллов на ЕГЭ

Профиль «Интеллектуальные робототехнические системы» про «умные» устройства, которые все больше и больше окружают нас в повседневной жизни. Как автопилоты роботов-автомобилей принимают решение о том, какой маршрут лучше выбрать в условиях пробок в крупном мегаполисе? Что нужно сделать, чтобы достоверно передавать данные от разных элементов инфраструкруры в мегаполисе и приходить к единому решению относительно поставленных задач в многоагентных системах? От каких входных данных зависит решение робота-погрузчика о дальнейших этапах погрузочных работ в крупном логистическом терминале? Какие алгоритмы позволяют роботу-спасателю эффективно проводить разведку завалов в условиях, когда ничего не известно о структуре этих завалов? Насколько сложно просчитать перемещение каждого узла манипулятора, переносящего детали кузова разной конфигурации с одного конвейера на другой на заводе по выпуску автомобилей? Именно с такими вопросами столкнутся участники этого профиля, когда будут разрабатывать свои собственные системы управления в ходе работы над заданиями Олимпиады.

Этот профиль включен в перечень Российского совета олимпиад школьников и приносит бонусы при поступлении в вузы (какие конкретно — зависит от правил приема  вуза).

Количество членов команды — 2-3 человека. Условное распределение по ролям:

  • Алгоритмист (проектирование алгоритмов принятия решений, проектирование алгоритмов компьютерного зрения, отработка алгоритмов на модели)
  • Программист-робототехник (специфика контроллера и работы датчиков, камеры, обработка цифровой информации, теория автоматического управления, одометрия)
  • Программист-интегратор (знание инструментария отладки, перенос алгоритмов на реальное устройство, отладка, управление фронтом работ)

Разработчики: Университет Иннополис

Отборочные этапы

Во втором этапе Олимпиады НТИ участникам предстоит решить несколько задач по программированию и математике.

Для решения задач по программированию потребуются навыки для решения таких типовых задач робототехники, как счисление пройденного пути (одометрия), фильтрация значений с датчиков, математическое моделирование и применение теории автоматического управления, поиск оптимального пути перемещения, обработка изображений. Часть задач будет решаться с помощью симулятора TRIK-Studio.

Для решения задач по математике участникам придется изучить некоторые разделы линейной алгебры, как операции с матрицами и векторами, отдельные главы теории комплексной плоскости.

Помимо практического тура, участникам предлагается ознакомиться с курсом по алгоритмическим основам робототехники, разрабатываемым командой разработчиков профиля. Курс будет содержать как теоретические материалы, так и задачник для самостоятельной работы.

Заключительный этап

Задача заключительного этапа будет требовать от участников навыков реализации алгоритмов передачи информации и принятия решений в многоагентных системах. Каждая команда должна будет запрограммировать группу робототехнических устройств, которые моделируют роботов-погрузчиков, так чтобы те не только перемещались по модели логистического центра без направляющих линий или визуально различимых ориентиров, но и координировали свои действия с другими устройствами в группе, избегая столкновений и передавая информацию об обнаруженных ARTag метках. Алгоритмы обработки графической информации, полученной с помощью камеры, а также алгоритмы декодирования ARTag меток должны быть написаны без использования готовых библиотек.

Материалы для участников

Для подготовки к соревнованиям по этому профилю стоит обладать следующими знаниями и умениями:

Требования к знаниям участников:

  • математика: тригонометрия, геометрия, комбинаторика, отдельные разделы теории комплексной плоскости, теории вероятности, теории графов и линейной алгебры;
  • информатика: кодирование и декодирование информации, структуры хранения и обработки данных, комбинаторные алгоритмы, алгоритмы перебора и сортировки, обработки графов, алгоритмы вычислительной геометрии, отдельные разделы теории автоматов, базовые алгоритмы преобразования изображений, компьютерного зрения;
  • специальные знания в области робототехники: свойства и ограничения цифровых и аналоговых датчиков различного принципа действия, алгоритмы обработки цифровой информации, отдельные главы теории автоматического управления, алгоритмические особенности реализации алгоритмов счисления пути, использование проприоцептивных датчиков и датчиков внешней среды для достижения стабильности навигации, планирование маршрута для мобильных наземных роботов, локализация и построение карты; свойства цифровых камер, получение и обработки графической информации, основные топологии систем для передачи информации, принципы реализации протоколов передачи данных; физические ограничения передачи информации между

 

Требования к практическим навыкам и компетенциям:

  • проектирование и сборка мобильного робототехнического устройства под конкретную задачу;
  • моделирование робототехнического устройства и отладка алгоритма управления на модели;
  • калибровка аналоговых датчиков;
  • сборка показаний с датчиков и анализ полученной информации для оптимизации алгоритма управления;
  • адаптация алгоритма, разработанного для модели, к работе на реальном устройстве;
  • достижение стабильности работы и отказоустойчивости робототехнического устройства;
  • программирование контроллера ТРИК;
  • программирование и отладка универсального устройства управления (JavaScript) для решения конкретной задачи;
  • механическая калибровка видео-камеры для решения задач компьютерного зрения;
  • коммутация нескольких контроллеров ТРИК в единую сеть;
  • решение проблем сетевого взаимодействия нескольких контроллеров ТРИК;
  • использование итеративного процесса разработки;
  • использование систем версифицирования исходного кода для командной разработки программного обеспечения.

 

Soft skills

  • навыки чтения документации и понимания поставленной задачи;
  • навыки генерации и обсуждения идей;
  • навыки критического мышления;
  • навыки рефлексии и предоставления обратной связи;
  • принятие ответственности за выполняемый фронт работ;
  • навыки взаимопомощи;
  • навыки управления командой разработки;
  • навыки работы в команде разработки;
  • навык выслушать чужое мнение;
  • стрессоустойчивость.

Рынки НТИ

  • AutoNet
  • NeuroNet
  • TechNet