TUC Researcher's Night 2020: Robotic Soccer (Technical University of Crete, 2020)
: Μουσική Βρισκόμαστε στο Πολυτεχνείο Κρήτη, στα Χανιά και συγκεκριμένα στη Σχολή Ελεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Εδώ στο Εργαστήριο Ευειών Συστημάτων έχουμε αναπτύξει μια ερευνητική ομάδα η οποία ασχολείται με τη ρομποτική και μία από τις δραστηριότητες της ομάδας μας είναι η συμμετοχή και η έρευνα στο πρόβλημα του ρομποτικού ποδοσφαίρου. Μουσική Τα ρομπότ που έχουμε στην ομάδα κουρίτες είναι πέντε αθροποϊδοί ρομπότ που κατασκευάζονται στη Γαλλία από την εταιρία Aldebaran Robotics. Εμείς παίρνουμε το μηχανικό μέρος, τα ρομπότ, δηλαδή, ως γλυκό και τα προγραμματίζουμε. Μουσική Εμείς εστιάζουμε στο πρόβλημα του ρομποτικού ποδοσφαίρου, διότι υπάρχει και αδύστυχος διαγωνισμός και αυτό ως πρόβλημα έχει συγκεκριμένες ανάγκες, δηλαδή συγκεκριμένα πράγματα που πρέπει να προγραμματιστούν. Αλλά οι δυνατότητες ενός τέτοιου ρομπότ δεν είναι περιορισμένες. Αυτό που περιορίζει κυρίως τέτοια ρομπολικά συστήματα είναι το πλήθος των αισθητήρων που έχουν και το είδος των αισθητήρων καθώς και το πλήθος και το είδος των επενεργητών, δηλαδή των αρθρώσεων που μπορούν να κινήσουν ανεξάρρυντα. Από εκεί και πέρα νομίζω είναι στην φαντασία του προγραμματιστή, του σχεδιαστή να πετύχει αυτό το οποίο θέλει. Αυτό εδώ είναι το ρομπότ μας. Είναι ένα σύστημα το οποίο πέρα από τον υπολογιστή ουσιαστικά που βρίσκεται στο κεφάλι έχει και διάφορες αρθρώσεις, αισθητήρες και μοτέρ που χρησιμοποιούνται για να κινούν αυτές τις αρθρώσεις. Παράδειγμα μια αρθρώση είναι αυτή εδώ στον αγκώνα. Και οι αισθητήρες που έχει το σώμα είναι ουσιαστικά εσωτερικά κάποια επιταχυνσιόμετρα και γυροσκόπια για να καταλαβαίνει το ρομπότ πότε περιστρέφεται, πότε πέφτει. Έχει κάποιους αισθητήρες εδώ πέρα υπερίχων οι οποίοι χρησιμοποιούνται για να ανοιχνεύει εμπόδια που βρίσκονται μπροστά του και στα πόδια κάποιους αισθητήρες πίεσης για να καταλαβαίνει πότε πατάει στο έδαφος και τους χρησιμοποιεί κυρίως για ισορροπία. Και το κεφάλι τώρα μέσα έχει τον επεξεργαστή και διάφορα άλλα ηλεκτρονικά. Βγαίνει αυτό το καπάκι και εδώ πέρα έχουμε ανεμιστυράκι, έχουμε τη θύρα ethernet για να μπορούμε να περνάμε κώδικα στο ρομπότ ο οποίος αποθηκεύεται σε αυτά τα USB στικάκια και μετά έχουμε κάρτα δικτύου για ασύρματη σύνδεση, έχουμε δύο κάμερες οι οποίες δεν είναι τα μάτια αλλά είναι αυτές οι δύο και τα μάτια είναι ουσιαστικά λαμπάκια που μας δείχνουν διάφορες ενδείξεις. Τα ρομπότ μας χρειάζονται συγκεκριμένες ικανότητες για να περάσουν τόσο υποδόσφαιρο, δηλαδή θα πρέπει να μπορούν να μετακινούνται χωρίς να πέφτουν, να μπορούν να σηκωθούν αν τυχόν πέσουν, να αναγνωρίζουν συγκεκριμένα αντικείμενα όπως η μπάλα, το τέρμα, να μπορούν να κλωτσάνε την μπάλα, να αποκρούν την μπάλα. Από εκεί και πέρα όμως μπορεί κανείς να προγραμματίσει κάτι τελείως διαφορετικό. Στην ομάδα μας, για παράδειγμα, έχουμε κοιτάξει να προγραμματίσουμε ρομποτικό χορό, να χορεύει στο ρυθμό κάποιου τραγουδιού με κινήσεις που ταιριάζουν ακριβώς με το ρυθμό. Τα ρομπότ πλέον, τα αυτόνομα ρομποτικά συστήματα, στο μέλλον δεν θα είναι για μία μόνο χρήση, αλλά θα υπάρχει μια ευελιξία στο που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ανάλογο με το πώς θα τα προγραμματίσουμε. Σε πρώτη φάση έχουμε αριστερά την εικόνα από την κάμερα του ρομπότ, το τι βλέπει αυτή τη στιγμή το ρομπότ, και στη δεύτερη που είναι αυτή τη στιγμή μαύρο, έχουμε την πληροφορία την οποία καταλαβαίνει το ρομπότ. Τώρα σε μια δεύτερη φάση πρέπει να δώσουμε να καταλάβει ότι ας πούμε παράδειγμα εδώ πέρα η μπάλα είναι το συγκεκριμένο χρώμα, το πορτοκαλί, ότι αυτό είναι το πράσινο, κτλ. Οπότε πάλι χειροκίνητα, επιλέγουμε το συγκεκριμένο σημείο να το καταλάβει σαν πράσινο και θα δούμε ότι αλλάζει η πληροφορία κατευθείαν. Καταλαβαίνει δηλαδή ότι όλο αυτό είναι το πράσινο. Το ίδιο θα το κάνουμε και με το πορτοκαλί παράδειγμα να καταλάβει την μπάλα. Βλέπουμε εδώ ότι καταλαβαίνει την μπάλα, πάλι έχει σφάλματα, οπότε με πολλές δοκιμές και με άλλες σκηνές που θα κάνουμε αργότερα, όλα αυτά φτιάχνουν, το ίδιο κάνουμε και για το άσπρο, για τις γραμμές. Ένα ρομπότ για να μπορεί να λαμβάνει σωστές αποφάσεις κατά τη θέαρκη ένας αγώνα, πρέπει να μπορεί να υπολογίσει που βρίσκεται στον αγωνιστικό χώρο. Αυτό είναι και το πρόβλημα του εντοπισμού. Για να το κάνει αυτό χρησιμοποιεί, όπως είδαμε, πληροφορία που προέρχεται από τη κάμερα. Επιξεργάζοντας τις εικόνες που λαμβάνει από τη κάμερα, μπορεί να εγχνεύσει αντικείμενα που υπάρχουν σε αυτήν, όπως για παράδειγμα η μπάλα ή τα δοκάρια. Αφού κάθε ρομπότ έχει κάποια εκτίμηση για τη θέση του, όλα μαζί συνεργάζονται, ανταλλάστον σε αυτήν την πληροφορία, για να δημιουργήσουν μια κοινή καθολική πεποίθηση για τη κατάσταση του αγώνα. Έτσι, για παράδειγμα, κάθε ρομπότ δεν γνωρίζει μόνο τη θέση του, αλλά γνωρίζει και τη θέση των συμπεκτόντων, αλλά και τη θέση της μπάλας. Χρησιμοποιώντας αυτήν την καθολική και κοινή πεποίθηση, μπορεί να δημιουργήσει κάποια στρατηγική. Πλέον η ομάδα μας έχει τη δικιά της αρχιτεκτονικής. Έχει ένα σύστημα το οποίο κάνει τα ρομπότα να περβατάνε. Αρχικά καθορίζεται η επιθυμητή ταχύτητα με το οποία θέλει να κινηθεί το ρομπότ και στη συνέχεια αυτό αποφασίζει πού θα τοποθετήσει τα πέλματά του στο επίπεδο. Στη συνέχεια γίνεται ο καθορισμός για τις τροχές που πρέπει να ακολουθήσουν τα πόδια και η τροχιά του κέντρου ΜΑΖΑΣ όπως λέμε. Και στο τέλος αυτές τις τροχές που έχουν σκεδιαστεί δίνονται ως είσοδο σε μια διαργασία που είναι γνωστή στη ρομποτική ως η αντίστορφη κινηματική και παράγονται επιθυμητές γωνίες με τις οποίες πρέπει να κινηθούν οι αρθρώσεις ώστε να επιτευχθεί η συγκεκριμένη κίνηση. Σε όλα αυτά πολύ σημαντικό ρόλο παίζει το θέμα της ισορροπίας. Εσωτερικά στο ρομπότ υπάρχει ένα κριτήριο ευστάθειας, το οποίο πρέπει να ικανοποιείται πάντα, χρησιμοποιεί τις αισθητήρες πίεσης που υπάρχουν στα πόδια και τους κωδικοποιητές στις αρθρώσεις του ώστε να αντιληφθεί το περιβάλλον και να κάνει αντίσχυες διορθωτικές κινήσεις για να διατηρήσει την ισορροπία του. Η ομάδα μας στα χρόνια αυτά που διαγωνίζεται στο RoboCup έχει διακριθεί αρκετές φορές. Θα ήθελα ενδειυτικά να αναφέρω ότι στο παγκόσμιο πρωτάχρημα RoboCup πριν 2008 που είχε εκείνη στην Κίνα, η ομάδα μας έλαβε δύο διακρίσεις. Η μία ήταν η τρίτη θέση στο πρωτάχρημα προοραματισμού ανθρωποϊδών ρομπότ. Και η άλλη ήταν η πρώτη θέση στο πρωτάχρημα της προσομοίωσης τετράποδων ρομπότ. Επίσης, στο παγκόσμιο πρωτάχρημα RoboCup πριν 2011 που έγινε στην Κωνσταντινούπολη, υπήρξε άλλη μία διάκριση, η δεύτερη θέση, στην κατηγορία των τεχνικών δοκιμασιών. Όταν ξεκίνησε ο θεσμός, από το 97 μέχρι το 2006, δεν υπήρχε καμία συμμετοχή από την Ελλάδα. Η πρώτη ομάδα που συμμετείχε ήταν η δική μας ομάδα, οι Κουρίτες, το 2006, όταν πρωτοδημιουργήθηκε αυτή η ομάδα εδώ στο Πολυτεχνείο Κρήτης και έκτοτε έχει καταφέρει αυτή η ομάδα να βρίσκεται ανελπώς σε όλους τους δοκιμασιούς. Και έχει καταφέρει αυτή η ομάδα να βρίσκεται ανελπώς σε όλα τα προταθλήματα κάθε χρόνο. Η ομάδα μας θέλει να προχωρήσει στη μελέτη δυσκολότερων προβλημάτων και αυτό σε έναν βαθμό γίνεται με φυσικό τρόπο μέσα από το διαγωνισμό RoboCup, όπου οι κανονισμοί κάθε χρόνο γίνονται όλο ένα και πιο δύσκολοι προκειμένου να ευνοηθεί η ανταγωνιστικότητα και η πρόοδος. Επίσης θα θέλαμε να ανεκτούμε και σε άλλα πεδία εφαρμογής της ρομποδικής και όχι μόνο στο ρομποτικό ποδόσφαιρο, διότι αργά ή γρήγορα πιστεύω ότι τα ρομπότ θα μπουν στην καθημερινή μας ζωή, μπορεί να μπουν με έναν πιο απλό τρόπο, δηλαδή ίσως αύριο μεθαύριο να έχουμε αυτοκίνητα που οδηγούν μόνα τους, αλλά στο μέλλον θα δούμε και ρομπότ τα οποία θα βρίσκονται μέσα στο σπίτι για κάποιες σκιάκες εργασίες, θα βοηθούν οι νικιωμένος, θα βοηθούν αρρώστους, θα ψυχαγωγούν παιδιά και θα λαμβάνουν και επικίνδυνες αποστολές διάσωσης και έρευνας. Μπορεί να ακούγεται και ως επιστημονική φαντασία, αλλά είναι ακόμα πολύ μπροστά και πολλά πράγματα κάποτε φαντάζαμε επιστημονική φαντασία και τώρα τα έχουμε μπροστά μας, τα χέρια μας τα χρησιμοποιούμε κάθε μέρα. Αυτό το οποίο είναι σίγουρο είναι ότι σιγά σιγά βλέπει κανείς άλματα τεχνολογικά μέσα από αυτή τη διαδικασία και αν μη τι άλλο ο θεσμός του ρόμποκα αυτό κοιτάει να πετύχει, δηλαδή να δώσει κίνητρο σε ερευνητικές ομάδες να κάνουνε κάποια τεχνολογική επανάσταση, να φέρουνε κάποια αλλαγή στη τεχνολογία.