Úkol soutěže: „Projet robotem nebo autíčkem bez vnějšího zásahu majitele nebo někoho jiného trať po parkové cestě a nevyjet na trávník. Cesta je skládaná z kamenných desek a nesmí se vyjet na trávník. Šířka cesty zhruba 3 metry a délka trasy zhruba 300 metrů.” Tolik citace z pravidel, které celé případně naleznete na stránkách Radioklubu Písek.

Soutěžilo se ve třech kolech s pevným pořadím, které bylo určené rychlostí jízdy při homologaci (test, že robot je schopen ujet alespoň metr). Rychlejší roboti jeli první a pomalejší nakonec, aby si zbytečně nepřekáželi. Starty byly po dvou minutách, takže relativně rychle po sobě.

Za každý ujetý metr po cestičce se počítal jeden bod. Body za jednotlivá kola se sčítaly.

Když loni na podzim Radioklub Písek soutěž poprvé pořádal, bral jsem to trošku jako konkurenci Robotour. Teď to však vidím úplně opačně — soutěž „Robotem rovně” (RR) by mohl být ideální předstupeň soutěže Robotour. RR dává šanci úplným začátečníkům a hlavně získané zkušenosti lze na Robotour přímo použít. Ne náhodou na akci bylo mnoho týmů z Robotour, kteří přijely potrénovat a trošku oprášit své roboty.

Organizace byla velmi dobrá a bylo poznat, že to nebyla první akce, kterou Radioklub Písek pořádal. I relativně rychlé tempo soutěže bylo přijatelné — lidé se nenudili, každou chvíli se něco dělo a i soutěžící si to za ty tři kola tak akorát užili.

Přestože se to nejspíše na první pohled nezdá, náročnost soutěže je poměrně vysoká. Abych byl přesnější, čím dál chcete dojet, tím je to náročnější. Prvních 10m zvládne většina autíček a robotů, kteří odstartují. Šíře cesty 3m vs. 10m délka vám dovolí chybu cca 8.5 stupně a to se dá trefit.

Máte-li vyšší ambice, tak už budete potřebovat více štěstí nebo nějaké senzory. Uvažujete-li o GPS, tak to rovnou vzdejte. V parku jsou krásné obrovské stromy a přestože máte signál až z devíti satelitů chyba neklesne pod 5m. Myslím, že demonstrační ukázka NMEA na Google maps (viz obr.) napoví. Nutno podotknout, že nejhorší GPS pozice byla na začátku (pak alespoň zhruba kopírovala cestu), ale na určení, zda jste od středu cesty vpravo nebo vlevo zapomeňte. Při importu do OpenStreetMap je pěkně vidět stupeň nejistoty (kruhy).

Asi další senzor, co by vás pro outdoor robota napadl, je kompas. S ním budete schopni dojet řádově dále, ale i zde vás čekají překvapení. Zaprvé asi budete mít pouze 2D kompas, protože jsou levnější a tedy snáze dostupné. To by asi až tak nevadilo, ale musíte si uvědomit, co provede náklon senzoru. Soutěžní dráha začíná z kopce a když toto váš kompas nějak zvládne, tak jako každá správná cesta i tato má mírný sklon ke kraji kvůli dešti.

Vedle sklonu kompasu, který lze případně kompenzovat, ještě pozor na kabely a kanalizaci, která je skryta pod cestou a udělá z vašeho kompasu ruletu. V zásadě se tedy použít dá, ale nejlepší by bylo ho ještě kombinovat s odometrií a gyroskopy.

Co z běžně používaných senzorů ještě zbývá, je kamera. Jely se tři jízdy a každá byla unikátní: první v 10h bylo mírně pod mrakem, v 11h pršelo a v 12h bylo ostré slunce … jak to ti Písečaci dělají, aby se dalo trénovat za všech podmínek, nevím .

Zhruba po sto metrech čeká past i na kameru. Přijedete na otevřené náměstíčko a hledej šmudlo. Navíc je trošku nejasnost v pravidlech, zda robot může používat odboček z cesty: vyjetí na trávník to není, ale organizátoři měli spíše na mysli vyjetí z hlavní cesty. No není to snadné.

Že se však dá dojet rovně až na konec (dokonce 3x!) letos ukázalo Roboauto, které získalo maximální možný počet bodů. Loni cesta byla 300m, ale letos z důvodu vykopových prací byla ukončena už na 200m.

Tabulka výsledků pro kategorii roboti je převzata z článku robotem-rovne-2010-uspesne-za-nami

Soutěž v Písku jsme brali hlavně jako příležitost vyzkoušet si naši novou platformu: vozítko Quido založenou na RC modelářském podvozku. V loňském ročníku soutěže Robotour jsme ho měli jako druhého robota v koloně sledujícího terčík na vedoucím Karlíkovi, ale nyní jsme je upravili, aby bylo plně samostatné.

Ve spolupráci s FIT VUT v Brně získal náš tým lidar SICK LMS 100 na soutěž Sick Robot Day 2010. Ten jsme připevnili na Quido nikoliv staticky, ale pomocí otočného závěsu tak, aby se mohl lidar v průběhu jízdy naklápět a tak pokrýt větší okolí. Kromě kamery je zde ještě odometr a magnetický kompas. Instalovanou GPS jsme v závodě záměrně nepoužili, neboť nebyla třeba a pravděpodobně by nám její nepřesnost vše jen komplikovala. Stejně tak byly vypnuty i čelní sonary.

Řídíci software byl použit stejný jako na soutěži Robotour. Pro detekci cesty je využit lidar a kamera, jejich informace jsou agregovány do 2D mapy sjízdnosti, v níž probíhá plánování trasy pohybu robota pomocí reaktivního algoritmu. Vzhledem k charakteru soutěže nebyla třeba žádná globální mapa.

Aby se robot na křižovatkách nebo na větších prostranstvích nevydal nežádoucím směrem, byla do plánovače trasy přidána možnost zadat pevný preferovaný kurs (který se jinak mění dynamicky podle pozice v globální RNDF mapě).

V pátek večer před soutěží jsme dorazili do píseckého parku se záměrem aspoň jednou projet závodní trasu a do rána nad jejím záznamem "ladit konstanty". K našemu překvapení však Quido celou trasu projel bez zaváhání tam i zpět a tak jsme na místo ladění mohli večer obhlédnout krásné náměstí a místní restaurace :) Druhý den na soutěži se vše opakovalo, nic se nám na robotu nepokazilo, takže jsme skončili s plným počtem bodů.

Soutěž je dle mého názoru velice dobrou přípravou na podzimní Robotour a může být prvním ostrým testem pro začínající robotiky. Radioklub Písek letošní ročník zorganizoval opravdu výborně, postaral se o hezké počásí a za to jím patří náš velký dík.

Byť to může znít poraženecky, do Písku jsem nejel s motivací vyhrát. Primárně jsem soutěž bral jako milník, který mě donutí dokončit základ robota včas. To se s drobnými ústupky povedlo, ovšem na pokročilé senzory ani algoritmy nezbyl čas. Proto jsem se rozhodl implementovat naprosto jednoduchý algoritmus - podle dat z kompasu přímo korigovat servo řízení (natočení předních kol) - v podstatě P regulátor. Abych se vyhnul problému s absolutní hodnotou azimutu, chybě způsobené náklonem kompasu a podobně, snímal a průměroval jsem po startu data z kompasu (50 vzorků) a podle získané hodnoty jsem jel.

Původně jsem plánoval do algoritmu (testovaného jeden večer na chodníku před domem) vůbec nezasahovat. To se tak úplně nepovedlo, protože moje testovací dráha byla rovná a soutěžní mírně z kopce, regulační smyčka se poměrně rozkmitávala. I tak jsem jel první kolo s původním programem, nevalný výsledek (25m) tomu odpovídal. Pro další kolo jsem tedy mírně snížil "zesílení" regulační smyčky, robot se uklidnil a ujetá vzdálenost se téměř zdvojnásobila (42m). Protože jsem pozoroval, že robot má snahu jet doprava, při posledním kole jsem ho na startu postavil mírně natočeného doleva a výsledkem byl další skok v ujeté vzdálenosti (80m). Ta mohla být ještě o pár metrů delší, ale cestu ukončila kolize se značkou 80m…

Tento výkon považuji za maximum (nebo blízký maximu) toho, co se dá se "slepým" robotem dosáhnout a vysoce předčil má očekávání (nejlepší výkon při testovacích jízdách byl cca 40 metrů).

Pro „Maxíka” toto byla první ze šňůry letošních outdoor soutěží. Je to ještě batole, které první metr ujelo v pondělí v noci po kuchyni, pak ve středu po zakapotování spodní části už více metrů na parkovišti před dílnou, a konečně v sobotu soutěžilo.

Robot se homologoval verzí 0 — jeď rovně pomocí odometrie. Verze 1 pak kombinovala kompas a verze 2 pak navíc sbírala data z kamery a GPS. Nakonec robot jel s upravenou verzí 2, tj. vždy 1m, pak zkombinoval doporučené zatočení od kompasu a kamery, pootočil se a zase jel rovně 1m. Žádný spěch, ale bylo celkem dobře vidět, kdy si senzory myslí, že už robot sjíždí z cesty.

Soutěž „Robotem rovně” byla skvělý milník. Vyhecovala nás k rozchození robota a tak na Field Robot Event bude snad šance zabodovat. Týden na to je RoboOrienteering, no a pak na podzim Robotour 2010 v Bratislavě a SICK Robot Day v Německu. Ještě jednou díky moc organizátorům za pěknou akci.

Robot prošel po minulém ročníku Robotour významnou přestavbou. Nová citlivější GPS, místo kompasu AHRS, nová optika na kameře, přepsání částí SW do asembleru, nosič na sud a spousta dalších drobností. Bohužel se začal projevovat problém tuhnutí motorových jednotek MD23. Postupně jsem zjistil, že pachatelem jsou značné napěťové špičky v 5V větvi napájení. Dvouměsíční trápení ukončila počátkem května nějaká větší špička. Nové jednotky MD25 již tento problém nevykazovaly. V pátek před soutěží se robot konečně rozjel, byly opraveny některé chyby v SW, projeta rovná i klikatá cesta u baráku a ráno hurá do Písku.

Času málo, na hrdinství není prostor. Strategie byla jednoduchá kamera udrží robota na cestě a s překážkami pomohou sonary. Na Robotour to také fungovalo.

Robota lehce otestovat v místních podmínkách a rychle na start 1. kola. 3, 2, 1, start. Robot se rozjel, sice místo aby se držel uprostřed cesty tak divně opilecky kličkoval od kraje cestičky ke kraji, ale dojel tak až do cíle. Supeeeeeer. Ale proč to kličkuje? Jejda zapomněl jsem krytku na kameře.

V pauze mezi koly jsem zkoušel jízdu s kameru, ale výsledky nebyly dobré. Robot rychle končil mimo cestu. Algoritmus detekce cesty se mi nepodařilo opravit. Dalším pokusem bylo zapojit AHRS s nevalným výsledkem. Takže, když to jednou vyšlo tak proč ne ještě dvakrát? Robot pojede na sonary. V dalších kolech 90 a 184 metrů. Slušný výkon. Kdyby mi to někdo vyprávěl asi bych nevěřil, ale je to pravda. Viděl jsem to na vlastní oči.

Myslím, že tato soutěž byla ideálním startem do sezóny outdoor závodů robotů. Díky organizátorům za nasazení.

Soutěž robotem rovně pro nás představovala první zkušenost s outdoor navigací. Podvozek robota představuje Mončin Žluťásek, na mě zbyly algoritmy plánovaní trasy. Využil jsem principu konvoluce z web kamery podle které náš robot jel, žádný jiný senzor použit nebyl. Principem je projetí parku manuálně, při čemž se sampluje kamera v přesně definovaných odstupech, poté se neukládá celý obraz, ale pouze sloupcové informace z obrazu vypočítané. Při samotné soutěži se potom provádí samplování kamery ve stejných časových okamžicích a pomocí konvoluce se porovnává s uloženým signálem. Výsledkem je odchylka směru robota od předchozí jízdy. Tento postup je velice nenáročný na paměť i procesor, zvládne ho počítat procesor na úrovni ARM7. Dokázali jsme autonomně ujet při soutěži 152 metrů, při testování v parku hodinu před soutěží jsme trasu projeli vždy celou. Důvod neprojetí celé trasy při soutěži byla náchylnost algoritmu k divákům stojících po krajích chodníku. V celkovém pořadí jsme se umístili na krásném 5. místě, což je obrovský úspěch vzhledem k faktu, že první test robota s tímto algoritmem byl proveden až v Písku bez předchozího testovaní.

Naše fakulta (MFF UK) letos zakoupila nový outdoorový robotický podvozek - UTrooper. Cílem (splněným) pro Písek bylo otestovat jej v soutěžních podmínkách a seznámit se s jeho vlastnostmi či vrtochy. Vrtochy nakonec převládly, to se ale u nového a zatím neotestovaného podvozku dá čekat.

Druhým soutěžním robotem byla Ambra - upravený RC Hummer, který původně vznikal pro Robotour 2009. Ambra letos prošla výraznou přestavbou hardware. Jedná se tak vlastně také o premiéru nového robota. I tento robot ukázal po dvou vcelku zdařilých kolech vrtoch. I tak ale Ambra jezdila pěkně, navíc získala hlasováním diváků titul II. vicemiss!

Soutěž Jízda rovně v parku určitě dopuručujeme jak týmům, kterým se zatím zdá Robotour složitá, tak týmům, které si věří více, ale mají nového robota. Děkujeme pořadatelům za organizačně zvládnutou příjemnou soutěž v krásném prostředí

Soutěž „Robotem rovně aneb Autíčka v parku” všem vřele doporučujeme. Vedle pěkné akce je to zároveň místo setkání robotiků a po soutěži zbývá celé odpoledne na popovídání. Pokud jste akci propásli, tak nejbližší další outdoor soutěž autonomních robotů bude RoboOrienteering v Rychnově nad Kněžnou. Konečně, jste-li z Písku a okolí a roboti vás zajímají, tak neváhejte kontaktovat Radioklub Písek rádi vám poradí, nebo vás rovnou přiberou do týmu.