Интервью с чемпионами мира по робофутболу

Прошлым летом команда МФТИ «Старкит» выиграла RoboCup Humanoid League – чемпионат мира по футболу среди роботов. В турнире сражались 14 команд, в полуфинале наши студенты разгромили университет Гамбурга 7:2, а в финале обыграли крупнейший частный университет Ирана 2:1.

Корреспондент sports.ru пообщался с инженером-программистом и капитаном команды чемпионов Владимиром Литвиненко, получилось отличное интервью. Полная версия

– Как появилась ваша команда?

– В 2018-м этот проект пришел в МФТИ вместе с выпускником и инвестором Азером Бабаевым (партнер Физтех-Союза), который сказал, что хочет заниматься робофутболом. Он спонсор и идейный вдохновитель.

Я попал в команду случайно. В бакалавриате занимался (и сейчас продолжаю) нейронными сетями, искусственным интеллектом. Устроился в лабораторию на стажировку, чтобы просто получить опыт, а эта лаборатория уже в каком-то виде работала с роботами. Я делал часть компьютерного зрения для руки-манипулятора, чтобы она понимала, какие предметы находятся на столе и как их нужно взять. А потом появился проект с робофутболом, и мы им очень увлеклись.

– Как вы создаете роботов?

– Можно идти по-разному. Многие команды и университеты сначала делают железку по своим критериям, а потом пытаются ей управлять. Это пример того же робота Федора. Его сначала сделали и только потом решили, что его надо куда-то приложить.

Можно идти от обратного. Построить такого же робота в симуляции, там его проверифицировать, подобрать алгоритм управления. И уже потом строить железку по этим наработкам.

Мы придерживаемся второго варианта.

– Какую часть робота обычно делают в первую очередь? Есть разница?

– Главное отличие гуманоидного робота от всех остальных – ноги. Это самая сложная часть, потому что ей сложнее всего управлять. Некоторые команды делают сначала просто ноги с тазом, учатся управлять этой штучкой, а потом уже добавляют туловище, руки и голову – это чуть менее сложно.

– Сколько создается один робот?

– Если есть готовое железо и нужно только дописать софт – это одно время. Если нужно купить компоненты – другое. Если их тоже нужно изготовить с нуля – третье.

Маленьких роботов нам купил спонсор у французской команды в 2018-м, они тогда были чемпионами мира. Французы разрабатывали робота лет десять. Мы за три года модернизировали систему и тоже стали чемпионами.

– Роботы все делают сами или вы ими управляете?

– Роботы обязаны быть автономными. Этого требует федерация: они нацелены на то, чтобы к 2050 году сделать команду роботов, которая победит чемпионов мира среди людей. Естественно, роботы должны это делать самостоятельно. Основной упор не только на конструктивные особенности, но и на искусственный интеллект.

Нам можно вмешиваться только в трех ситуациях. Первая – робот сломался и надо забрать его с поля. Вторая – когда робот сигнализирует о разрядке батареи. Третья – когда у робота что-то случилось в коде, и он долго бездействует.

Возврат робота на поле сопровождается временным штрафом – нужно подождать минуту. Это довольно критично – тайм длится 10 минут. Поэтому мы беспокоимся о том, чтобы как можно реже забирать роботов с поля.

– Как робот видит мяч? Как понимает, что надо ударить или отдать пас?

– В нашем роботе есть нейронная сеть, которая может по картинке определить, где на ней находится какой-то объект. Она распознает несколько основных: мяч, стойку ворот, другого робота, линии разметки поля. Когда мы смогли определить на картинке, где находится мяч, нужно перенести это в пространство. Это делается с помощью специальной модели камеры. Когда мы получаем координаты мяча в пространстве, то можем строить траекторию, чтобы к нему подойти. Робот строит маршрут, идет по нему, и, когда мяч оказывается в определенной зоне, робот понимает, что по нему можно бить. Эти зоны специально выделены на картинке. Если мяч оказывается в зоне рядом с ногой, робот останавливается и бьет.

– Ты говорил, что у ваших роботов есть стереозрение. Что это?

– Мы одна из немногих команд, кто поставил на роботов две камеры, а не одну. Зная высоту подвеса камеры и угол ее наклона, можно геометрически, через подобие треугольников, определить расстояние до объектов. И это работает только для тех объектов, размер которых робот знает. Например, мяча. Если мы хотим распознавать, насколько далеко находится другой робот, то можем это сделать, только если знаем его конкретный размер. А так как размеры роботов в нашей лиге могут варьироваться от полуметра до метра, то мы можем ошибаться.

Если же мы используем стереозрение, то можем понять, как объект на одном кадре отличается от другого. Если разница довольно большая, значит объект близко. Если не такая большая – далеко. И по этим изменениям можем довольно точно понять расстояние. Это позволяет не врезаться в противника, не пинать в него мяч. Сильное преимущество для тех, кто использует командную стратегию, старается играть в пас.

Так мы, например, обыграли Иран. Их роботы быстрее перемещаются, но у них нет распознавания препятствий, могут врезаться в своих.

– У вас в команде только студенты, совсем нет профессоров – это необычная история для робофутбола?

– Сейчас это уже не столь актуально, потому что у нас в команде есть кандидат технических наук, да и вообще побольше людей с таким образованием. Но в основном студенты. Если посмотреть на другие мировые команды, у них довольно много профессоров, кандидатов наук. В этом плане мы и правда выделяемся.

– Так сложилось или это какой-то принцип?

– Скорее, так сложилось. Просто раньше это был некоммерческий студенческий проект, который перерос в нечто большее. На его базе мы делаем большого робота, к которому привлекаются квалифицированные кадры, включая профессуру. На это выделили грант. А робофутбол остался в рамках инициативы студентов.

– Большой робот?

– Роботы, которые у нас сейчас играют, ростом где-то 75 сантиметров. А есть идея сделать большого робота, примерно такого, как мы видим в видосиках в интернете. Мы не хотим делать робота Atlas (самый ловкий из роботов-гуманоидов), который прыгает сальто, хотим что-то более прикладное.

У него будет несколько глобальных задач, которые я пока не могу озвучить. Но в футбол он тоже будет играть.

Предлагаем вам перейти к большому интервью, там вы узнаете, какие преимущества имеют роботы физтехов перед соперниками, какие правила чемпионата нельзя нарушать, кто стал чемпионом в этом году, чем разработки могут быть полезны в других сферах, смогут ли роботы в ближайшие три-пять лет полноценно заменить людей и другое. Полная версия