Így kell megnyerni a Robonautot

A BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszéke január 10-én már hagyományosnak mondhatóan ismét megrendezte az MSc képzésben résztvevő villamosmérnök és mechatronikus hallgatók számára a Robonaut nevet viselő versenyt. A részt vevő ötvenegy hallgatónak úgy kellett átalakítani egy kereskedelemben is megvásárolható modellautót, hogy az önállóan tudja venni az akadályokat. A nyertes csapatot Enyedi Róbert és Tóth Miklós alkotta, akik hatvannégy ponttal akkora versenyelőnyt szereztek, hogy a másik helyezett harminckét ponttal lemaradva tudott csak felkapaszkodni a dobogóra. A ZserNYÁK csapat nevében Tóth Miklós válaszolt portálunk kérdéseire.

Enyedi Róbert a ZserNYÁK csapat nevében átveszi az első helyezettnek járó díjat.

– Mit érdemes tudni az általatok átalakított autóról?
– A mi autónk is hasonló szenzorokkal rendelkezik, mint a többi csapaté. Mivel a verseny alapja, hogy a járművek egy fekete vonalat kövessenek, így legfontosabb elem a vonalat érzékelő szenzor. A vonal detektálása az alapján működik, hogy egy érzékelő eszköz infrafényt bocsát ki, majd a visszaverődő fényerősséggel arányos jelet szolgáltat. Mi a többi csapattal ellentétben nem a tanszék által rendelkezésre bocsátott szenzorokat alkalmaztuk erre a célra, hanem egy hasonlóan működő, de kisebb méretű, és a vonalat nagyobb távolságból érzékelő szenzort. A kétszer harminckét darab érzékelő jelét a mi autónkon egy külön mikroprocesszor dolgozza fel, és számolja ki abból a vonal pozícióját. A motorvezérlő áramkört is lecseréltük egy saját építésűre. Bár kezdetben problémákat okozott ez, azok kiküszöbölése után nem bántuk meg a döntésünket. Az autó rendelkezik távolságérzékelő szenzorokkal: ebből kettő az autó két oldalán, míg egy az autó elején, egy forgatást biztosító szervómotoron kapott helyet. Ezekkel az autó körül lévő falak távolságát érzékeli a jármű, de például a safety car követésére is az első szenzort használtuk fel. Ugyancsak szükség volt egy giroszkópra is, amely az autóforgató nevű feladat megoldásához volt hasznos. Az összes szenzor jelének feldolgozását, és az algoritmusok futtatását pedig egy – az általunk központi egységnek nevezett – STM32F4-es 32 bites processzor végzi. Mindemellett a járművön még több apróbb hardverelem is helyet kapott, mint például a tápellátást biztosító áramkör.

– Mit gondolsz, miért tudtatok ilyen nagy fölénnyel nyerni? Mil kellettek ahhoz, hogy megnyerjétek a versenyt?
– Az, hogy ekkora fölénnyel tudtunk nyerni, minket is meglepett. A verseny feltétele, hogy az autó teljesítse az ügyességi pálya összes akadályát a bónusz feladat kivételével, és a gyorsasági pályán is egy bizonyos szintidőt fusson. Az, hogy ez nekünk a versenyen is sikerült, több dologból is adódhat. Egyrészt korábban elkészültünk a feladattal, mint a többi csapat, így több időnk maradt a tesztelésre. A kvalifikáció után már csak apró változtatásokat végeztünk a kódon, és folyamatosan elmentettük a köztes állapotokat. Ezáltal nem állt fenn annak a veszélye, hogy egy jól működő kódrészletet a verseny hajrájában elrontunk. Másrészt pedig jobban szűrtük, és dolgoztuk fel az autón lévő szenzorok jeleit, így a más környezeti hatásokkal rendelkező versenypályán is helyesen ismerte fel az autó az akadályokat.

– Mindketten mesterképzésen részt vevő, villamosmérnök-szakos hallgatók vagytok. Számotokra mi adta a Robonaut nehézségét?
– A legnagyobb nehézséget az adja, hogy egy komplex feladat megoldása során rengeteg mérnöki problémával szembesülünk, melyek mindegyikét meg kell oldani. A feladatot pedig nehezíti még, hogy egyetem és akár munka mellett szűk idő áll rendelkezésre a feladat megoldására.

Kattintásra képgaléria nyílik.

– Mi volt a testhezállóbb: az akadály- vagy a gyorsasági pálya?
– Az akadálypálya teljesítését testhezállóbb feladatnak találtuk. Ennél a feladatnál nagyobb szükség volt a programozási készségre, algoritmusok fejlesztésére. Nagy kihívást jelentett a szenzorok jeleinek helyes feldolgozása és megfelelő döntési küszöbök beállítása az akadályok helyes észrevételéhez. A gyorsasági pálya teljesítése pedig nagyobb szabályozástechnikai ismeretet igényel, sok időt vett igénybe a stabil vonalkövető- és sebességszabályozás létrehozása. Mindemellett pedig sokat küzdöttünk az autó mechanikai kialakításával is, ugyanis nagyobb sebességnél már figyelembe kellett venni a felfüggesztést, a kormány beállítást és a kerekek tapadását is. Próbáltunk azzal trükközni, hogy az autó az egyes szakaszokon másképp viselkedjen, hogy a lehető legjobb köridőt érjük el. Az utolsó körben ez viszont nem járt sikerrel: az autó fékezéskor megcsúszott, letért a vonalról, majd nagy sebességgel falnak ütközött.

– Részt vesztek más hallgatói versenyeken?
– Jelenleg ez az első verseny, melyen egy csapatként dolgoztunk, és úgy tűnt, hogy elég jól tudunk együttműködni. Így a későbbiekben is mindenképp részt szeretnénk venni hasonló megmérettetéseken, ahol a Robonauthoz hasonlóan kisebb méretű autonóm robotokat kell építeni. Ilyen például a Magyarok a Marson, vagy a nemzetközi RoboCup, ahol önállóan focizó robotok építése a cél. Az egyetemen szakdolgozat és önálló laboratórium keretei között már foglalkoztunk egy, az utóbbi versenyre készülő robot prototípusával.