Интеллектуальные робототехнические системы

  • информатика
  • математика
  • Дает 100 баллов на ЕГЭ

Профиль «Интеллектуальные робототехнические системы» посвящён умным устройствам, которых становится всё больше вокруг нас в повседневной жизни. Как автопилоты роботов-автомобилей принимают решение о том, какой маршрут выбрать в условиях пробок в крупном мегаполисе? Что нужно сделать, чтобы достоверно передавать данные от разных элементов инфраструктуры 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 включён в перечень Российского совета олимпиад школьников и приносит бонусы при поступлении в вузы (какие конкретно — зависит от правил приёма вуза).

Рекомендуемый состав команды: 2-3 человека

  • 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:

АНО ВО Университет Иннополис

Основные партнёры:

ООО «КиберТех» (ТРИК)

Академия робототехники “RoboNest” (разработчик методических материалов — Алексей Клячин)

Отборочные этапы

Во втором этапе Олимпиады НТИ участникам предстоит решить несколько заданий, которые требуют как хороших навыков решения классических задач по программированию, так и уверенные знания по геометрии.

Часть заданий этого отборочного этапа будет сформулирована в виде олимпиадных задач по информатике, где есть входные данные и нужно найти ответ. Другая часть заданий будет требовать самостоятельно разобраться со средой программирования TRIK-Studio — участникам необходимо разработать алгоритм управления робототехническим устройством, запускаемым в симуляторе.

Для решения задач необходимо уметь работать в команде, поскольку в ограниченное для второго этапа время один человек может не успеть и изучить новый материал, и разработать решение, и обеспечить для него достаточный набор тестовых данных.

На втором этапе участникам большую помощь окажут ссылки на материалы для самостоятельного изучения. Также заранее рекомендуется посмотреть на разборы задач прошлых лет — это сформирует понимание того, какого рода задачи могут встретиться.

Заключительный этап

Представим себе следующую ситуацию: две команды спасателей на двух беспилотных транспортных средствах перемещаются между завалами на разрушенном стихией предприятии или в населенном пункте. Вдруг, один из вездеходов выходит из строя, успев передать только свой маршрут перемещения до точки, где произошел сбой. Задача для участников заключительного этапа — разработать алгоритмы управления робототехническими устройствами для выполнения спасательной миссии. Каждая команда должна будет запрограммировать модели двух “вездеходов” на выполнение всех операций полностью автономно.  В конце, один из роботов должен оказаться в точке финиша, координаты которой задаются с помощью ARTag метки (алгоритмы обработки графической информации, полученной с помощью камеры, а также алгоритмы декодирования ARTag меток должны быть написаны без использования готовых библиотек).

Материалы для участников

Что должен знать участник

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 обработка графической информации, основные топологии систем для передачи информации, принципы реализации протоколов передачи данных; физические ограничения передачи информации.

Хард скилз

  • 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 видеокамеры 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.

Софт скилз

  • 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