Intelligent Ground Vehicle Competition (IGVC) - одно из наиболее интересных соревнований в области современной робототехники, хотя с первого взгляда так не скажешь - состязание среди студентов американских вузов. Между прочим, оно проводится под эгидой Министерства Обороны США, основными организаторами выступают Tank Automotive Research, Development and Engineering Center (TARDEC) и Оклендский Университет (Мичиган). Чем занимается TARDEC, ясно из названия, переводить не буду, а кто хочет узнать поподробнее - добро пожаловать на tardec.army.mil. Призовой фонд IGVC очень невелик, и на самом деле даже меньше стоимости некоторых представляемых роботов. Но сам факт участия и победы дает очень большие карьерные перспективы, причем студенты решают достаточно взрослые и современные задачи, то есть приобретается очень серьезный опыт. В общем, IGVC - это кузница молодых инженерных кадров для военной промышленности.

Соревнования этого года...

Они являлись 15-ми по счету, то есть можно говорить о неком юбилейном событии, хотя все больше напоминало рабочую обстановку. Год от года правила и требования меняются, усложняются, расширяются по спектру задач. Так произошло и в 2007-м.

Autonomous Challenge

Это один из самых ярких этапов, в котором робот должен самостоятельно (без какого-либо участия человека) проехать по трассе, очерченной линиями, объезжая всевозможные препятствия. В соревнованиях прошлых лет этот вариант состязаний также присутствовал, но был несколько упрощен - линии были белыми, а бочки и перегородки (препятствия) - полосатыми, где один из цветов также был белым. Причем сами препятствия не давали машинам решать сложные задачи по объезду, а просто стояли. В этом году все изменилось - линии и препятствия разноцветные, препятствия могут образовывать тупики. В принципе, раньше можно было обходиться и обычными видеокамерами, достаточно изображение с них преобразовать в бинарный вид, выделить белый и обозначить его как "табу", а сейчас задача посложнее. С одной стороны, можно, опять же, воспользоваться видеоизображением для анализа, выделять однородные цвета и так далее, но некоторые команды подошли к вопросу по-другому, по-взрослому, и просто оснастили свои машины лазерными сканерами и сонарами. Жить стало легче:). Причем среди препятствий были предусмотрены и естественные, такие, как деревья, поэтому без дополнительного оборудования и старыми методами не обойтись. То, что препятствия образовывали тупики, также отсеяло несколько участников, поскольку двигательные механизмы их роботов не позволяли поворачиваться под большим углом. Действо происходило что надо.

Штрафные очки были предусмотрены за выход с трассы, сбитие препятствий/аварию, неаккуратное вождение, касание ограничительных линий или препятствий, остановку по требованию команды (E-Stop), создание борозд на трассе (пробуксовку), остановку более чем на одну минуту. То есть, в некоторых случаях допустима остановка по требованию команды (E-Stop) для того, чтобы исправить ту или иную ситуацию, но за это можно поплатиться призом :).

Navigation Challenge

Еще одним увлекательным этапом, схожим с Autonomous Challenge, был Navigation Challenge, где студентам было необходимо расчехлять GPS-устройства. Суть состязаний такова: дается определенный участок местности, на котором имеется множество искусственных и естественных препятствий. Роботам было необходимо достигнуть определенных точек-целей, обозначенных на карте, обогнув все препятствия, и придти к финишу. На выполнение задания отводилось не больше пяти минут. В принципе, данный этап присутствует в рамках IGVC уже несколько лет, и в этом году, как и в Autonomous Challenge, было внесено большее разнообразие в препятствия и усложнена их расстановка.

Design Competition

Раз уж сделал робота, так и представь его как полагается. Это соревнование документаций, ораторского мастерства, подготовленных презентаций. Кроме этого, оценивается уникальность инженерных решений, дизайн. Что интересно, на данную часть пристально стали обращать внимание лишь в последние несколько лет, раньше все больше вертелось вокруг реальных действий. Причем если вы зайдете на сайт igvc.org, то обнаружите там красиво оформленные документации, созданные только в 2006-2007 гг., до этого все больше напоминало инженерные отписки типа: "я творю, писать некогда". А сейчас очевидны большие подвижки: подробные описания, блок-схемы, таблицы, скриншоты программного обеспечения. В общем, все как нужно. За хорошую презентацию можно получить очки не меньшие, чем в соревнованиях с реальными действиями.

Еще для 2007 года можно отметить интересную тенденцию, родившуюся именно благодаря увеличению значимости Design Competition - модели стали более разнообразными, ведь уникальность оценивается отдельно. Раньше все больше напоминало всевозможные тележки, переделанные газонокосилки и т.п. Теперь мало того, что появился хоть какой-то дизайн, кроме как "торчащие провода" (вдохновляет только инженеров), но некоторые модели можно хоть на выставку современных технологий отдавать. Разнообразие выразилось еще и в том, что в этом году появился один робот на водородном топливе, а также машины на гусеничном ходу.

JAUS Challenge

А вот это новинка, в прошлом году такого не было. Общество Society of Automotive Engineers (SAE), являющееся официальным спонсором мероприятия, разработало архитектуру JAUS (Joint Architecture for Unmanned Systems). Что это за зверь такой? Единый стандарт, который позволяет управлять множеством беспилотных устройств с одного пульта управления. Схожая идея в Европе называется CIP (Common Interface Protocol). Суть всего этого заключается в следующем, если объяснять весело: в небо взмывают беспилотные самолеты, в атаку идут беспилотные танки, под водой плывут беспилотные подлодки, а оператор, управляя этой армадой со своего пульта, уподобляется игроку в Starcraft - вся техника его слушается благодаря некоему протоколу.

Данная часть соревнований состояла из двух этапов - демонстрационного и практического. Первый был составным элементом Design Competition, но тут команды рассказывали о JAUS, как поддержка этой архитектуры была интегрирована в их устройство и т.п. И второй показывал, как все происходит на деле:

• Робот в автономном режиме в рамках Autonomous Challenge должен был начать движение, остановиться, поднять сигнал тревоги.
• Робот должен был получить сообщение о нахождении определенной точки-цели в Navigation Challenge.

Все сообщения передавались с командного центра (operator control unit (OCU)) по радиосвязи 802.11g. Причем командам ничего не нужно было особенно разрабатывать, им просто выдавался пакет JAVA based JAUS Compliance Tool Suite (JCTS), они его интегрировали в машины и т.п.

Данная часть соревнования была опциональной, то есть по желанию, и никаких очков за нее не начислялось.

В завершение

IGVC прошли с 8 по 11 июня 2007 года. Основные официальные материалы появились только недавно, что не удивительно, поскольку организация такого мероприятия занимает много времени и ресурсов. Интересующимся очень рекомендую просмотреть выставленные в этом году документации (www.igvc.org), очень занятное чтиво, особенно с тех позиций, как одни и те же задачи могут быть решены различными способами.

А еще мне все это напомнило фильм "Гостья из будущего". Помните тот фрагмент, когда школьники выполняли классное задание: запустить искусственный спутник Земли? Так вот, скоро современные школьники начнут делать автономных беспилотных роботов :).

Кристофер,
christopher@tut.by