Rozmowa z Konradem Szczerbiakiem – członkiem koła działającego
na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa PW
„StRuNa”: Roboty humanoidalne, które tworzy Wasze koło naukowe, mają grać w piłkę nożną…
Konrad Szczerbiak: Do robotyki podchodzimy w sposób nowatorski. To dziedzina, która dopiero się rozwija. Sam proces gry w piłkę, mimo iż wydaje się prosty, jest bardzo skomplikowany. Robot musi wiedzieć, co się wokół niego dzieje, umieć obserwować boisko, oceniać, gdzie znajduje się przeciwnik i piłka. To ogromny wkład w rozwój sztucznej inteligencji, która rozpoznaje obrazy i wizję z kamery. Ta dziedzina robotyki jest w zasadzie czystą kartą.
Na czym polega innowacyjność Waszej pracy?
Na chwilę obecną ruchy naszego robota są predefiniowane. My chcemy je obliczać w czasie rzeczywistym. Gra na boisku może przybrać nieoczekiwany obrót, przeciwnik może być przecież nieobliczalny, a robot musi wiedzieć, jak się zachować. Prowadzimy badania w zakresie rozpoznawania głębi obrazu, analizując to, jak robot może w optymalny sposób wykrywać położenie przeciwnika na boisku czy zachowywać się w odniesieniu do piłki. Do rozpoznawania terenu maszyna wykorzystuje sieci neuronowe typu DenseDepth, YOLO v3. Chcemy także rozwinąć wiedzę na temat tego, jak znajdować obiekty za pomocą stereowizji bądź obliczeń algorytmicznych.
Jak te badania mogą przełożyć się na nasze codzienne życie?
Generowanie ruchu w czasie rzeczywistym może być bardzo przydatne przy pracy robotów humanoidalnych w zakładach przemysłowych. Mogą one na przykład zastąpić ludzi przy pracy w otoczeniu maszyn takich jak obrabiarki CNC, tam gdzie istnieje duże ryzyko odniesienia obrażeń, czy tam, gdzie potrzeba precyzyjnych urządzeń współpracujących z człowiekiem – na przykład podczas procesów spawalniczych, gdzie obecnie stosuje się mało elastyczne (pod względem szybkiej zmiany stanowiska pracy) manipulatory. Na razie roboty są słabsze fizycznie od człowieka, wytrzymałość komponentów jest zbyt niska. Nawet w przypadku robotów przemysłowych ich ramiona mają udźwigi na poziomie 5-10 kg, o wiele mniej niż ludzka ręka… Ale do wykonywania prostych prac albo, z drugiej strony, prac precyzyjnych z wykorzystaniem zaawansowanych algorytmów wizyjnych czy poleceń nadawanych za pomocą głosu jak najbardziej się nadają. Roboty humanoidalne mogą być partnerami ludzi. Będą mogły zastępować człowieka lub pomagać mu.
Gdzie na przykład?
Mam na myśli np. opiekę nad ludźmi starszymi. Rozwijając aspekt sztucznej inteligencji, mogą wypełnić ludzką potrzebę interakcji. Mogą również służyć jako swego rodzaju egzoszkielety (ortezy zasilane, mechanizmy do rehabilitacji kończyn), zapewniając zwiększony zakres ruchów kończyn wspomaganych swoją pracą.
Należy pamiętać, że w środowisku zbudowanym przez człowieka zawsze lepiej odnajdzie się robot poruszający się tak jak człowiek, naśladujący jego ruchy, a nie manipulator. Nad precyzją jego ruchów można zresztą pracować, na pewno łatwiej dostanie się on w trudniej dostępne miejsca i może wykonywać bardziej precyzyjną pracę. Przewagą tego robota będzie dokładność i elastyczność wykorzystania.
Z jakimi problemami borykacie się podczas swoich prac badawczych?
Konstrukcja robota humanoidalnego jest kosztowna. Nasz robot Melson kosztuje tyle ile średniej klasy samochód. Na szczęście zarabia na siebie: zdobywa granty, wygrywa konkursy.
Korzystamy z tych pieniędzy, otrzymujemy też dotacje od rektora. Planujemy budowę kolejnych robotów i mamy nadzieję, że w przyszłości będzie nam łatwiej zadbać o optymalizację kosztów. Nie będziemy popełniać błędów żółtodziobów, które były naszym udziałem w pracach nad prototypem. Są też bariery techniczne. Staramy się pracować w stosunkowo nowym i skomplikowanym środowisku ROS2. Już sama jego instalacja może przysporzyć kłopotów. Uczymy się go dopiero. Na szczęście mechanika nie stanowi dużego wyzwania – znamy już tę konstrukcję.
Chcecie stworzyć drużynę robotów humanoidalnych…
Przygotowujemy się do międzynarodowych zawodów robotycznej piłki nożnej Robo Cup 2021. Polegają one na starciu dwóch drużyn piłkarskich robotów. Pracujemy właśnie nad drugim robotem – Melmanem, w planach jest też Melania. Grające w piłkę roboty będą namierzać piłkę na podstawie obrazu z kamery, atakować bramkę przeciwnika, współpracować ze sobą. Chcemy nauczyć robota dynamicznie kopać piłkę, dynamicznie planować trajektorię ruchu i zintegrować zespół trzech maszyn, które stworzymy na bazie doświadczenia Melsona.
rozmawiała Dominika Rafalska [2020]
Koło Naukowe Robotyków KNR działa na Politechnice Warszawskiej od lat 90. XX w. Oprócz prac nad drużyną robotów humanoidalnych zespół angażuje się w wiele innych projektów: od samochodów autonomicznych, wizji maszynowej, po łaziki marsjańskie i manipulatory. Studenci są laureatami licznych krajowych i międzynarodowych zawodów robotycznych, m.in. Robomaticon, Sumo Challenge, Robo Challenge.