Ноутбук ThinkPad стал «мозгом» робота

    Наряду с Интернетом вещей и искусственным интеллектом робототехника помогает изменить мир, в котором мы живем. Несложно представить себе ажиотаж вокруг таких мероприятий, как ABU Robocon, где представители университетов и академий со всей планеты выясняют, чей робот сможет выполнить поставленную задачу за отведенное время.



    Кружок мехатроники Киотского университета добился в этой области особых результатов: он победил в японском студенческом чемпионате 2019 года и дошел до четвертьфинала ABU Robocon. Стоит отметить, что в созданной студентами модели в качестве «мозга» используется ноутбук ThinkPad X1 Carbon, который анализирует данные, собранные с помощью сенсоров. Мы познакомились с некоторыми членами кружка и обсудили историю его возникновения, участие в соревнованиях и опыт использования ноутбуков ThinkPad.

    Как появился кружок мехатроники


    Кружок был организован в 1995 году для участия в чемпионатах Japan Student Robocon. Однако из-за невысокой популярности и ограниченного бюджета студенты побывали всего на трех соревнованиях: в 2001, 2003 и 2005 годах. Затем они обратили внимание на другие турниры по робототехнике и добились неплохих результатов:

    «Найти оборудованную мастерскую для подобного увлечения не так просто, поэтому кружок стал просто площадкой, объединяющей тех, кто интересуется роботами, схемотехникой, программированием и машиностроением», — отмечает Рехей Морита (Ryohei Morita), студент Киотского университета и один из членов кружка. — Мы собираемся в одном месте и общими усилиями находим средства для финансирования, но на самом деле каждый занят собственным проектом. Мы даже не всегда рассказываем друг другу, над чем сейчас работаем. Всего в кружке около 40 участников, большая часть из которых учится на инженерном факультете, но есть и исключения — например, фармацевты».

    «Наш кружок — это просто платформа для людей, которые интересуются робототехникой, и именно поэтому он смог добиться такого уровня автономности», — комментирует профессор Фумитоши Мацуно (Fumitoshi Matsuno).

    Г-н Мацуно — руководитель лаборатории мехатроники Киотского университета, где разрабатываются интеллектуальные устройства на стыке механики, электротехники и систем управления. Также он выступает в роли советника кружка, помогает обеспечить финансирование для участия в соревнованиях и занимается административными вопросами.

    «А что, если?..»


    «Мы собрались вместе, чтобы посмотреть прямую трансляцию Robocon 2018, и мне внезапно захотелось поучаствовать. Я высказал эту идею шутки ради, и внезапно все загорелись, хотя у нас не было ни достаточного количества людей, ни денег», —вспоминает Морита.

    Учитывая ограниченный бюджет, студенты решили заручиться финансовой поддержкой бывших участников клуба и постепенно собрали костяк будущей команды.

    «Среди нас были те, кто понимает и в “железе”, и в программной части. К моменту объявления официальных правил турнира мы смогли собрать команду из 10 человек», — отмечает молодой человек.

    Участие ребят в Robocon — 2019 началось со случайной фразы «А что, если?..». И хотя студенты столкнулись с определенными трудностями, они смогли создать полноценного робота и выставить его на соревнования. Тема турнира обозначалась как «Великая уртуу», на что организаторов вдохновила система конной почты Монголии.

    Команды использовали вместо почтовых лошадей двух роботов. Они должны были пройти все препятствия и донести «гереге» (пропуск) до финишной черты как можно быстрее. В процессе они также должны были бросить «шагай» (игральную кость), причем завершить маршрут до получения нужного результата робот не имел права.


    Роботы перемещаются по территории, избегая препятствия (источник: Улан-Батор, Монголия, книга правил турнира ABU Asia-Pacific Robot Contest, 2019 год).

    Мозг робота


    «Наш робот выделяет инфракрасное излучение во всех направлениях и анализирует полученные сигналы, чтобы рассчитать расстояние до ближайших препятствий и самостоятельно их объехать. На турнире были и другие роботы с аналогичной системой, но только мы догадались использовать ноутбук в качестве “мозга” устройства, — отметил Котаро Мацуока (Kotaro Matsuoka), студент Киотского университета и участник кружка. — Другие команды применяли малогабаритные ПК, например, Raspberry Pi, но с ноутбуком у вас есть полноценные экран и клавиатура, которые помогают на лету решать любые возникающие проблемы».

    Даже не верится


    По сравнению с другими командами кружок мехатроники Киотского университета выглядел слабее. И во время отборочных раундов, и на этапах самого турнира было очевидно, что события развиваются совсем не так, как их представляли.

    «В тестовых заездах некоторые команды показали результаты, которые обходили наши на 30 секунд и больше, и их роботы были несомненно лучше, — отмечает Мацуока. — Сперва мы смирились с тем, что нам не повезло. Но в итоге у каждой команды обнаружились собственные проблемы, и именно нам удалось победить».


    Команда кружка мехатроники Киотского университета, победители японского студенческого турнира Robocon 2019 года.

    Время для обновления


    После победы в турнире 2019 года команда начала подготовку к соревнованиям ABU Robocon и столкнулась с серьезной проблемой — недостаточной вычислительной мощностью системы. Чтобы своевременно обходить препятствия на пути, их необходимо «видеть» в реальном времени, а этот процесс требует колоссального объема вычислений. Поэтому ребятам пришлось попрощаться со своим старым ноутбуком ThinkPad и взять на вооружение современный ThinkPad X1 Carbon.

    «Как только мы заменили ноутбук, все программные проблемы мгновенно исчезли, — с улыбкой комментирует участник кружка Юки Такезава (Yuki Takezawa). — Что касается аппаратной части, нам удалось улучшить результат примерно на 35 секунд. Это позволило пройти отборочные туры, но не финал. Впрочем, в соревнованиях принимали участие намного более технологичные роботы, поэтому результатами я доволен».


    Робот «видит» свое окружение при помощи датчиков, которые оценивают местоположение и расстояние до препятствий на основе отраженных инфракрасных лучей.

    Ребята заняли 8 место среди 17 команд-участников и получили награду за лучшую конструкцию. «В этом турнире роботы должны были поднять и бросить игральную кость. Судей впечатлило, что наш робот был единственным, кто производил оба действия при помощи одного и того же механизма», — отмечает Мацуока.


    Оригинальное решение, использующее один и тот же механизм для захвата и бросания «шагая», помогло команде получить награду за лучшую конструкцию робота.

    «Мы выбрали ThinkPad X1 Carbon по множеству причин, но главной стала поддержка Intel Core 8-го поколения — современного процессора, способного с огромной скоростью обрабатывать большие объемы данных, — поясняет Такезава. — После ряда экспериментов со сравнительно новым ноутбуком, взятым у одного из участников, мы оценили результаты и поняли всю важность этого критерия».

    Мацуока отметил, что ноутбук должен выдерживать вибрацию, тряску и удары от столкновений, которым он подвергается во время движения робота, поэтому еще одними важными факторами стали прочность и надежность. Помимо этого, ThinkPad X1 Carbon отличается небольшим весом, классическим прямоугольным дизайном корпуса и хорошим запасом автономности — все это упрощает процесс установки и дальнейшего использования в конструкции робота. А большое количество портов помогает улучшить показатели системы за счет подключения дополнительных устройств и датчиков.


    Ноутбук Lenovo, закрепленный на одной из поверхностей робота, помогает обрабатывать данные сенсоров прямо в процессе перемещения.

    «Коротко говоря, все вышло именно так, как я рассчитывал. У нас остался внушительный запас по мощности и были дополнительные возможности благодаря ПО. На всякий случай мы взяли с собой еще один ПК, но он просто не понадобился, ведь ThinkPad X1 Carbon справился с нагрузками и выдержал все испытания», — подводит итог Мацумото.

    Мы в Lenovo верим в процесс «интеллектуальной трансформации», который поможет соединить настоящее с будущим и его продвинутыми технологиями. Роботы, созданные в кружке мехатроники Киотского университета, — отличный тому пример, ведь для их создания используются современные, но вполне традиционные технологические решения.
    Lenovo
    Умные технологии для всех

    Комментарии 2

      0
      Отлично, что ноутбук выдержал все испытания и привел команду к победе, но
      чем в данном случае ThinkPad лучше Intel NUK i7 8 или 9 поколения, или Jetson?
      По сравнению с NUK
      -урезанный по производительности процессор
      -меньший размер оперативной памяти
      -2 USB порта (против 6 у NUK)
      -выше стоимость за ту же производительность
      Масса, габариты и цена вполне сопоставимы.
      Если срванивать ThinkPad с Jetson Nano, например в распознавании изображений, то разница еще более впечатляющая:
      -производительность примерно одинаковая
      -стоимость Jetson ниже в 10 раз
      -энергопотребление Jetson ниже в 2-3 раза
      Так что нутбуки в качестве мозга робота использовать не очень разумно.
      Для быстрой настройки проще исползовать удаленный доступ.
        0
        Тот случай, когда читаешь новость про ноут с такого самого ThinkPad X1 Carbon)) Я часто в дороге и ноут разные случаи переживал. Но недавно закрыл его резко, когда на клавиатуре мышка лежала — появилось пятно на матрице. Так что придется менять, хорошо что такие еще продаются и стоят чуть больше 3 тыс. руб. Этот ноут у меня даже выдержал падение со второй полки в поезде, но в закрытом виде. Мощный аппарат!

        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

        Самое читаемое