Robocup 2003 - Rescue

Tříčlenný tým z Centra aplikované kybernetiky a Ústavu automatizace a měřicí techniky, Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií Vysokého učení technického v Brně se ve dnech 4.-11.7.2003 zúčastnil šestého ročníku světového šampionátu robotů s názvem Robocup 2003 konaného letos v Italské Padově. Tým soutěžil s mobilním robotickým systémem Orpheus v soutěži nazvané Rescue Robot League – tedy záchranářská liga.

Cílem soutěžících je za pomoci libovolného počtu robotů prozkoumat v časovém limitu dvaceti minut co největší prostor předem neznámých ruin stavby zřícené po katastrofě. Uvnitř stavby je množství lidských obětí představovaných figurínami. Figuríny mohou vykazovat několik známek života - např. zvýšená teplota, pohyb končetin, emise CO₂, vydávání zvuků. Soutěžící musí vytvořit mapu prostředí, označit polohu jednotlivých obětí, co nejpřesněji popsat jejich vzezření a určit jejich stav (při vědomí, bezvědomí, apod.). Za každé správně určené příznaky jsou týmu přiřazeny kladné body, za chybné určení jsou body odečítány. Záporné body jsou také například za nechtěný kontakt robotu s figurínou, který vyplývá z nedostatečného přehledu operátora o situaci, apod. Soutěž má několik kol, kdy jsou jednotlivé týmy postupně vyřazovány, což klade vysoké nároky na spolehlivost robotů.

Brněnskému týmu se podařilo navzdory pozici naprostého outsidera na soutěži zvítězit v konkurenci dalších dvanácti týmů z celého světa (např. Japonsko, USA, Německo…), v semifinále navíc tým získal nejvyšší bodové hodnocení na nalezenou oběť v historii šampionátu.

Velmi brzy ráno (alespoň pro nás) nasedáme v sestavě Luděk Žalud, František Šolc, Lukáš Kopečný a Orpheus do Škody Fabia kombi pro tento účel zapůjčené od našeho rektorátu a šineme si to směr Itálie. Cesta probíhá celkem hladce, zdržujeme se pouze na hranicích s vyřizováním ATA-carnetu. Daří se nám však vypadat dosti hloupě na to, aby nás nikdo pořádně nekontroloval, takže jen s úžasem sledujeme, jak celník obrovským tempem umístí na příslušnou stránku dokumentu 10(!!!) razítek 4 různých typů, položí formulář vlevo vedle sebe a sdělí nám, že máme jít k přepážce číslo tři. Legrační je na tom to, že on sám je v přepážce číslo čtyři… Inu stoupneme si k vedlejší přepážce a čekáme, až druhý celník přijde, prohlédne si přihrádečky a šuplíčky, chvíli důležitě srovnává tužtičky, pak vezme náš formulář, s rozmachem na něj přišpendlí další razítko, předá nám jej a řekne, že můžeme jet. Už abychom byli v Unii!

Do Padovy v Itálii přijíždíme před čtvrtou a rychle se pádíme zaregistrovat. Registrace je dnes do šesti. Pochopitelně jsme zdaleka poslední, všichni ostatní už tady dva dny brousí svoje roboty a trénují. Jenže my jsme přece Češi a nemáme na další dva noclehy v hotelu. Organizátor nás přivítá, přidělí nám část kóje se stolem, elektřinou a internetem. Hurá – internet celkem jede, takže můžeme psát domů.

Procházíme si testovací arény a drobátko se nám (no teda hlavně mě…) svírá žaludek. Vypadají mnohem těžší než na fotkách z loňského roku. Už v prostřední jsou schody, které kvůli sklonu nemůže zvládnout žádný kolový ani pásový podvozek (45 stupňů). Skoro všichni jsou tady poněkolikáté, takže jsou docela v klidu. Po šesté hodině je Technical Briefing. Jdeme tam a potíme se ještě víc. Briefing byl i včera, ale my jsme tady nebyli. Takže jsme představeni, hlavní organizátor není schopen přečíst název našeho týmu - RoBrno. Inu přihlášení do soutěže bylo dřív než jsme začali robot vůbec navrhovat. Vůbec jsem nevěřil, že se to stihne, takže proč v té době uvažovat jestli je to vhodný název, který přečte nějaký Amík? Pak se organizátoři každého týmu ptají kolik mají robotů. Svírá se nám hrdlo - Japonci mají čtyři, jednoho mají kromě nás nějaké dva, možná tři týmy. Je potřeba upozornit na to, že počet robotů není organizátory nijak omezen, nesnižují ani skóre. Je tedy jasné, že mít více robotů je výhoda. Někdo se ptá, jestli nevadí, že používají na svých třech robotech kombinaci prstenců ultrazvukových senzorů a laserového skeneru SICK (á 150 000Kč). No super – náš rozpočet na celý robot byl cca 300 000Kč… Němci nám později ukazují termovizní kameru, kterou používají – cena: jeden a půl miliónu. Dnes se nám asi moc dobře usínat nebude. Hlavní heslo před odjezdem bylo: „nedělat tam ostudu”, ale jak se nám to podaří, když na většinu věcí nemáme ani náhradní díly?

Podle pořadatelů musíme vyjít z budovy a čekat až nás zavolají, abych nemohl jakožto operátor ani koutkem oka zahlédnout oblasti, do kterých pojedu a aby mi je kolegové z týmu nemohli popsat. Soutěží ale třináct týmů, my jsme skoro na konci a vše pochopitelně nabírá zpoždění. Takže venku čekáme čtyřicet minut, teplota je přes třicet stupňů ve stínu a jsme na přímém slunci. Robot je tady s námi na vozíku i s řídicím počítačem a my jenom doufáme, že tu teplotu zvládne. Nakonec se dveře otevírají, my jdeme dovnitř a z povzdálí sledujeme dva operátory japonského týmu, jak suverénně řídí své roboty. Nervozita vrcholí. Na přichystání je jenom deset minut, ale naštěstí nám to v pohodě stačí. Pak už musí kolegové odejít a já zůstávám sám.

Kolem je celkem dost pořadatelů — každá mise je nahrávána na digitální kameru, nahrává se i výstup z mého uživatelského rozhraní. Pak se ozve „rescue mission started at official time...” a já vyjíždím. Jedu dost pomalu — ještě nemám řízení v ruce. Délka mise je dvacet minut, můj celkový trénink po sestrojení a doprogramování robotu byl asi deset minut — takže musím dávat hodně pozor! První nepříjemnou zprávu zjišťuji hned po startu — nefunguje audio, nic neslyším. Nějak se proplétám bludištěm a po pěti minutách nacházím první oběť. Teď je potřeba vyplnit Victim Sheet — to mi dává pořádně zabrat, protože nevím přesně, co je důležité, a co není, kolonek je opravdu hodně.

Postupem času najdu ještě další dvě nebo tři oběti, v tom mi hlavní rozhodčí říká minuta do konce. Vzhledem k tomu, že v pravidlech je něco o tom, že pokud z arény nevyjedu, budu ji muset příště projíždět celou znovu, přičemž v oranžové je za každou oběť více bodů (přesněji se celkové skóre dělí menším číslem), snažím se ze všech sil dostat ven. Kde je výjezd z arény vidím, problém je ten, že náš robot je moc široký na to, aby projel jedním místem, kterým by se k výjezdu dostal. Jediná možnost by byla projet celé bludiště až k vjezdu, což samozřejmě nestihnu. Pořadatel říká třicet sekund… přece to nevzdám, když jsem tak blízko! Vidím, že východ je z jedné strany zahrazený celkem tenkým pletivem přidrženým čtyřmi cihlami. Dvacet sekund… dávám plnou parou vpřed a projíždím zábranou (pletivem) v místě, kde je cihlami zapřené o pevnou zeď, abych se měl o co opřít (robot váží jen asi třicet kilo). Po chvilkovém náporu pletivo padá a já vyjíždím ven z arény. Stihl jsem to, ale pocity mám dost špatné – tým před námi stihl projet i velkou část oranžové arény, navíc nevím jak se budou organizátoři stavět k tomu průjezdu zdí.

Večer na briefingu se dozvídáme, že jsme třetí, Japonci které jsme viděli před námi jsou s přehledem první. Hlavní organizátor poukazuje zejména na to, že NENÍ třeba projet celou arénu — ukazuje na mě. Dostali jsme dvacet bodů penále s tím, že je to klasifikováno jako nechtěný střet s překážkou. Se smíchem dodává, že s něčím takovým nepočítali a nemají tedy vhodnou penalizaci. Snažím se vysvětlit, že jsem o překážce věděl a projel jí úmyslně. Odpověď je celkem logická — pohybuji se v oblasti po zemětřesení, která může být potenciálně nestabilní a mohl bych způsobit sesypání budovy. Musím uznat, že na tom něco je. Nelíbí se mi ale to, že je stejná penalizace za poškození figuríny (tedy člověka) jako za „nechtěný náraz do překážky”. Pořadateli jsou upřesňována pravidla — přece jenom mají skoro třicet stran, nejasností je pořád dost.

Po dnešku jsme tedy třetí. Problém je ale v tom, že první Japonci mají 13.22 bodů, druhá Cedra 6.62 a my jenom 4.37 – dost velké rozdíly.

Už nemusíme čekat venku, protože několik jiných týmů si stěžovalo na spáleniny ze sluníčka způsobené dlouhým čekáním. Německému týmu navíc nefungovala termovize (asi potřebuje teplotní stabilizaci), někomu se navíc vybily baterky v robotu. Na startu si můžu vybrat jestli pojedu do nejlehčí žluté nebo oranžové arény. Jedu nejdřív do žluté, říkám si pro jistotu nasbírám nějaké bodíky. Organizátoři jsou ale podšívky a dali oběti až dál do bludiště, takže mi to trvá přes deset minut. Přejíždím do oranžové. Terén je opravdu o hodně složitější, ale skoro všude se vlezu (máme jeden z největších robotů), kam nevlezu aspoň nakouknu. Celkově se mi jede lépe, ale zase nefunguje audio. A to jsme tu vysílačku před startem dvakrát kontrolovali. Je to dost smůla, protože vzhledem k tomu, že nemáme senzor na CO₂, nejsem schopen určit stav obětí, za což je hodně bodů.

Po závodě chodíme s vysílačkama po budově — dlouho fungují, pak najednou ztichnou. Dost mě to štve. Říkám si, že to nemůže být nic jiného než rušení, i když v žádné vysílačce nic neslyším. Zajdu tedy za pořadateli, že jestli bysme nemohli zkusit, jestli nás náhodou neruší oni. Samozřejmě ano! Všichni soutěžící musí vypsat všechny použité frekvence… jen organizátoři ne. Domlouváme se, že oni změní kanál, protože pro nás je to dost problém – vysílačky jsem pro naše účely drobátko upravil, vedlejším produktem je to, že nejdou přepínat kanály.

V tomto kole jsme druzí, tentokrát je to hodně vyrovnané — my máme 6.25, první mají 7.25 a třetí 5.06.

Jedeme skoro poslední a tak víme, že do semifinále určitě postoupíme, protože postupuje nejlepších šest ze všech třinácti týmů. Pro výpočet pořadí se berou celkem nezvykle dva lepší ze tří pokusů. Konečně funguje i zvuk. Poprvé a naposledy na šampionátu jedu uvolněně a v pohodě. Vjíždím rovnou do oranžové - říkám si, že je to dobrý trénink a navíc se tady dá získat víc bodů. Posledních pět minut ale hodně zlobí videopřenos – někdo je evidentně na stejné frekvenci. Ke konci dokonce vidím přímo záběry z jiné místnosti – a tedy z jiného systému. Poslední minutu skoro nic nevidím (kromě židlí z nějaké místnosti, ve které náš robot zcela určitě není…) tak raději stojím, abych nenasbíral trestné body.

Večer procházíme halou ve které je celá akce a hledáme místnost, kterou jsem viděl při závodě. Problém je, že jsem viděl jen spodky židlí, a ty jsou všude stejné. Nacházíme ale stojan s několika obrovskými anténami u jednoho týmu, který hraje fotbal. Oznamujeme to pořadatelům, ale nedaří se ani zjistit, kterému týmu antény patří. Zdí to dost podivně, ale je potřeba si udělat obrázek, jak celý Robocup vypadá (viz obr): celá akce je v jedné obrovské výstavní hale. V ní se krčí hlava na hlavě, robot na robotu, počítač na počítači. Fakt je ten, že takové množství robotů a počítačů jsem ještě nikdy v životě neviděl! Celého Robocupu se účastní 224 týmů (asi 1250 účastníků). Mnoho týmů má třeba i pět robotů…

Dnes jsme celkem s přehledem vyhráli – získali jsme 16.87 bodu, druzí mají 5.75 a třetí 5.65. Celkově postupujeme do semifinále z prvního místa.

Dnes už přituhuje. Po poradě na včerejším briefingu jede každý tým jen dvě kola, protože tři by se prostě nestihly. Postupují čtyři nejlepší týmy, počítá se součet obou kol.

V prvním kole si můžu vybrat mezi žlutou a oranžovou arénou. Je vidět, že organizátoři se snaží soutěž udělat přitažlivou pro diváky. Z toho usuzuji, že bude lepší jet do těžší, oranžové arény. Navíc už jsem si prohlédl alespoň některé z našich soupeřů a myslím, že v těžkém terénu máme největší šanci. Jede se mi celkem dobře, už chápu skoro všechna pravidla a hlavně už vím, co je důležité vyplňovat při misi a co až na konci (po odjetí mise má soutěžící deset minut, pak musí odevzdat výsledky) – což šetří dost času. Po dojezdu mi kolegové říkají, že to vypadalo „dobře a akčně”.

Mezi prvním a druhým kolem provádíme první (a jedinou) opravu robotu. Uvolnil se jeden motor a nechceme riskovat, že ho zničíme. Problémy jsou dva - nemáme tak velký šroubovák (jsme přece elektrikáři!!!) a nemáme žádný olej na promazání spoje. Po půlhodině se Františkovi podaří získat šroubovák od místních údržbářů. Povolujeme motor, ale jak ho teď promazat? Ke slovu přichází Františkův lovecký salám, který má na svačinku (snad jste si nemysleli, že bychom chodili někam na jídlo – všechno máme z Česka!!!). Samozřejmě, že salám nejdřív sní – na promazání použije jenom slupku! Operace se zdařila – robot až do konce šampionátu nezlobil.

Ve druhém kole si můžu vybrat mezi oranžovou a červenou – tam jsem ještě nebyl. Nevíme ještě naše výsledky z prvního kola, ale víme výsledky některých našich soupeřů a na základě toho se rozhodujeme „zkusit” červenou – může se to hodit ve finále, pokud se tam dostaneme. Jede se docela špatně. Terén je opravdu hodně těžký – takhle vypadají ruiny! Ve větších vzdálenostech mám problémy se špatným videosignálem. Arénu nicméně projíždím skoro celou. Ke konci se zaplétám do jakési gumové trubky u nějaké rampy – neriskuju poškození Orphea a poslední tři minuty jenom čekám – bodů snad mám dost. Co to tady tak křičí? Pro jistotu ještě přepínám na zadní kameru… a přede mnou mimino! Tak v takové dírce bych oběť opravdu nečekal! Organizátoři mají docela smysl pro humor. Vidím i štítek s číslem, takže to bude docela dost bodů! Bohužel jsem ale otočený, takže nemůžu změřit teplotu. Po misi se při vyplňování Victim sheetu ptám se smíchem pořadatele, jak poznám, jestli je děcko, které brečí, při plném vědomí nebo jenom „semi-aware” – říká, že při vědomí.

V prvním kole jsme získali 23.8 bodu, druzí 9.3. Večer nás přadatel chválí za nejvyšší skore v histrorii a nejvyšší počet bodů na nalezenou oběť v historii. Ve druhém kole máme 14.2, druzí mají 5.5 bodu – evidentně šli všichni v druhém kole do červené, která byla opravdu hodně těžká.

Výsledné skore se nám velice líbí – postupujeme do finále z prvního místa, máme 38.063 bodu, druhý tým má 14.875, třetí 9.375, čtvrtý 8.688. Teď nás mrzí, že postupují čtyři týmy a nemáme jistou medaili. Zase je vidět, že se to dělá hlavně pro diváky – udělat závod co nejzajímavější.

Ve finále jsou opět dvě kola. Pro větší napínavost určili pořadatelé pořadí sestupně podle pořadí v semifinále, takže jedeme jako poslední. Hodně už na mě doléhá únava – celý týden jsem pořádně nespal a i když jezdím jenom asi hodinu denně, celou dobu na to musím myslet a přemýšlet o pravidlech. V budově závodů jsme až na malé výjimky od rána do večera. Spíme v nejlevnějším hotelu, jaký jsem sehnal. Hotel je ale dost daleko, takže každý den ráno a večer hodinu cestujeme. Bydlíme v podkroví, klimatizace tam pochopitelně není, takže je tam neuvěřitelné vedro i přes noc. František a Lukáš spí na balkóně – je to fakt síla.

V prvním kole je start na začátku oranžové, takže si člověk nemůže vybrat. To se mi líbí - aspoň si nebudu moct nadávat. Jede se celkem dobře, ale aréna je dnes hodně těžká, oběti dobře zamaskované – rozhodně mi to připadá o dost obtížnější než včera.

Odpoledne se jede druhé kolo – můžeme si vybrat, jestli startujeme v oranžové nebo červené. Náš největší rival – tým Cedra – má nějaké problémy. Kolem arény je hodně rušno, všechno se protahuje. Jsme samozřejmě hodně nervózní, protože netušíme co se děje. Pak jdeme na start a tam se dozvídáme, že tým Cedra použil dva roboty, přičemž jeden pouze vezl anténu pro zvýšení dosahu (všichni mají problémy s rušením na 2.4GHz). Robot s anténou byl s operátorským pracovištěm spojen drátem, který vedl k místu startu. Drát údajně "pravděpodobně" nechtěně rozpojil některý z diváků. Když odhlédnu od toho, že je velmi spekulativní, jestli to udělal divák nebo se drát rozpojil přílišným tahem robotu, vůbec se mi nelíbí to, že je drát tažen vně arény až ke startu. To, že je robot ovládán drátem má velkou výhodu v kvalitě signálu, ale spoustu nevýhod souvisejících s pokládáním drátu. My jsme zvolili komplet bezdrátové ovládání, celou dobu trpíme špatným příjmem a když se teď projeví nevýhoda ovládání po drátu, soupeř má možnost pokus zopakovat. Rozhodnutí sudí je totiž takové: pojedeme my, Cedra se mezitím znovu nachystá, zajistí, aby se konektor znovu nerozpojil, diváci budou od vedení „odehnáni” a Cedra bude startovat v momentě, kdy se spojení přerušilo a na stejném místě. Vůbec se nám to nelíbí, ale teď je potřeba se soustředit na naši misi. I přes velkou nervozitu se nám daří vše nachystat a zprovoznit správně.

Volím opatrnickou strategii – nejdříve oranžová, nasbírat pár bodů a pak rychle do červené. Vjíždím tedy do oranžové a hned za začátku vidím, že tady nás organizátoři nechtějí. Všude spousta velkých cihel, na rampu se sklonem asi 30° se mi nedaří vyjet, protože i na ní jsou nějaké křidlice nebo cihly. Vracím se tedy dolů, chvíli zkoumám spodní část, nalézám jednu oběť a rychle mířím do červené. V tom se objevuje dost velký problém. Finále totiž neprobíhá jen v naší lize, ale také v největší lize robotického fotbalu. Fotbal je pro zvýšení atraktivity komentován profesionálním sportovním komentátorem - a aparaturu mají VELMI kvalitní. Takže místo abych slyšel slabé hlasy zasypaných lidí, slyším obrovský řev komentátora a diváků. Bohužel nemám ani čas ztlumit hlasitost - je to málo používaná funkce a musí se kvůli ní do menu - na to není čas. Řev je dokonce tak velký, že všechny zjištěné údaje, které hlásím rozhodčímu musím hlasitě křičet….. tohle se organizátorům moc nepodařilo! Tohle kolo má ale i jednu nespornou výhodu - je poslední, takže můžu jet méně opatrně - po závodě bude na opravování času dost. Opět jsem se zamotal do stejné trubky jako v semifinále (měl jsem ji pak i v ruce - husí krk, průměr dobrých 150mm, materiál - něco jako novodur - takže vypadá jako z gumy, ale je úplně tvrdá). Tentokrát už ale Orphea nešetřím, zaberu na plno a po chvíli se z ní dostávám ven. Jedu dost nervózně (kvůli tomu kraválu i nervózní jsem). Dostávám se do další pasti - přední kola se někde zasekla (po soutěži se dozvídám: sesunula se na mě z boku rampa velká jako dveře), zabírám – stroj se jaksi naklání, zabírám víc, stroj stojí kolmo – zem je najednou přede mnou. Rychle dám joystick zpátky – naštěstí jsem to stihl a nepřevrátil robot. Postupně se vyprošťuji střídavým otáčením robotu. Najdu ještě nějaké oběti a končím. Každopádně je to za námi! Kolegové přichází a říkají, že bylo na robotu vidět, že jsem hodně naštvaný – že takhle agresivní jízdu jsem ještě nepředvedl.

Za necelou hodinu je vyhlášení výsledků. Tušíme, že špatně jsme nezajeli, ale pořád nevíme, kolik jsme dostali bodů. Vyhlašuje hlavní organizátor naší sekce, vyhlašuje od čtvrtého místa a dává si záležet, aby u každého týmu něco vyzdvihl. Na těch pět minut asi nikdy nezapomenu! Pak se ale dostává k druhému místu a po krátké pauze zvyšující napětí (jako správný Američan to má prostě v krvi) oznamuje jméno týmu: Cedra. Takže je rozhodnuto! Vyhráli jsme!!! Shrnuje ještě naše působení – vyzdvihuje to, že jsme tady poprvé, že když jsme přijeli ani jsme pořádně neznali pravidla a v každém kole bylo vidět zlepšení. Z technického hlediska se organizátorům na našem robotu nejvíce líbila spolehlivost a uživatelské rozhraní ovládané VR brýlemi.

Dozvídáme se bodové hodnocení: první kolo – 18.000, druhé kolo – 20.750, celkově: 38.750. Druhý Cedra, celkově 23.930. Třetí IUTMicrorobot, celkově 3.373, což docela svědčí o náročnosti finále.

Informace o nás a projektu Orpheus:

Stránky soutěže: