В августе 2019 года платформа виртуальной реальности Varwin и разработчик детских робототехнических конструкторов ROBBO создали совместный проект для участников Проектной школы в университете Иннополис в Казани. Мы поставили перед ребятами задачу запрограммировать робота в виртуальной реальности (VR). Робот должен был ориентироваться в пространстве, ездить по заданной траектории, а также брать предмет и перемещать его на другое место. Всего за девять дней команда из трех 17-летних школьников создали программу, которая позволила тестировать робота в VR.
Идея проекта
Проект был создан благодаря Олимпиаде Национальной технической инициативы, задача которой — подготовить молодые кадры для прорыва на международных технологических рынках в будущем. В рамках одного из направлений олимпиады, «Интеллектуальные робототехнические системы», школьники должны были запрограммировать робота на полигоне. Проблема в том, что таких полигонов и роботов в России мало и они очень дорогие, поэтому подготовиться к этой олимпиаде сложно.
Университет Иннополис в Казани поставил задачу сделать решение этого задания доступным в симуляции, а не только в реальности. Если робот может быть запрограммирован и отлажен в симуляции, ребята смогут готовиться к олимпиаде без приобретения робота. Так появилась идея использования виртуальной реальности, самой реалистичной симуляции из доступных сегодня.
Команда и процесс разработки проекта
Проектная Школа проходит в Иннополисе каждый год, отбор туда не из легких, но многие ребята возвращаются и во второй, и в третий раз. В рамках Проектной Школы, ребята работают с инновационными технологиями для решения реальных задач. Команда для проекта Varwin и ROBBO состояла из троих 17-летних ребят, которые увлекаются программированием и уже думают о том, чтобы связать свою жизнь с виртуальной реальностью и робототехникой.
Ребята работали на платформе Varwin, что помогло им упростить процесс создания VR-проекта. Некоторые из участников уже имели опыт программирования на Unity (Varwin также представляет собой платформу на основе Unity), а другие освоились в процессе: проекты Varwin можно создавать без навыков программирования. Платформа Varwin была новой для всех ребят, однако, по их словам, она оказалась довольно проста в управлении, так что обучиться работе на ней не вызвало сложностей.
Конечной целью команды было создание проекта виртуальной реальности, который помог бы запрограммировать робота и устранить возможные ошибки. С технической точки зрения, ребята должны были повторить те же самые блоки программирования, которые использовались в Google Blockly при программировании реального робота. Благодаря VR стало возможным воссоздать все действия, которые сможет выполнить настоящий робот, и оптимизировать его работу.
Робот, запрограммированный ребятами в VR, мог проехать по заданной траектории, взять предмет и переместить его на другое место. При этом устраненные ошибки заключались в том, что робот не ориентировался в пространстве, не мог схватить предмет и падал с поверхности, на которой находился.
Потенциал проекта
Один из участников Проектной Школы, Александр Стрижнев, поделился своим мнением по поводу объединения VR и робототехники: «Тесты никогда не бывают лишними, а использование виртуальной реальности позволяет протестировать код робота в необычных условиях. К тому же, использование виртуального робота позволяет узнать больше данных о роботе в любой момент времени: ускорение, абсолютный градус поворота — то, для чего бы в реальном мире понадобились сложные устройства».
Действительно, чтобы запрограммировать робота традиционным методом и проверить, как он будет выполнять заданную программу, необходимо приобрести самого робота, а также подобрать для него необходимое окружение, дополнительное оборудование.
Соединяя VR и робототехнику, мы упростили процесс программирования роботов и сделали его доступным для большего количества людей — больше не нужно иметь робота, чтобы создавать для него программы, тестировать его и исправлять ошибки.
Павел Фролов, продюсер ROBBO, объясняет связь VR и робототехники на примере своей компании: «Мы готовим детей к жизни в мире будущего, где все монотонные задачи берут на себя роботы, а интересной работой занимаются люди. Мы производим оборудование для обучения робототехнике, но проблема в том, что это оборудование мало кто себе может позволить купить. VR, как и другие виды симуляции, позволяет детям заниматься робототехникой и без оборудования, при этом получая результат не хуже, чем те, у кого оно есть».
Будущее VR и робототехники: технология аватаров
Если говорить о далеком будущем VR и робототехники, потенциал развития здесь гораздо больше, чем сфера обучения школьников. Вспомним фильм «Аватар», где у исследователя появилось его инопланетное воплощение. Технология аватаров возможна и в реальности.
Согласно идеологии антропоморфной робототехники, вся существующая инфраструктура и техносфера, построенные человечеством, рассчитана на то, чтобы там обитал человек. Например, есть кнопки, которые надо нажимать руками, и лестницы в домах, по которым нужно ходить ногами. Таким образом, если мы хотим сделать помощника для человека, лучше всего, чтобы он был подобен человеку по форме, чтобы у него тоже были руки, ноги, пальцы, и т.д.
Человеку приходится сталкиваться с агрессивными средами, например, радиация или опасные газы. Так как это угрожает жизни, есть два варианта спасения: либо надеть на человека средство защиты (как скафандр в космосе или костюм радиационной защиты), либо вместо человека отправить в эпицентр его аватар в виде робота.
Так как технологии из фильма «Аватар» еще не развиты в нужной степени, возникает вопрос, как управлять этим роботом? Здесь на помощь придут технологии виртуальной реальности. Человек сможет перемещаться по VR-среде и оперировать там предметами, в то время как его аватар в виде реального робота будет все за ним повторять, находясь в агрессивной или недоступной для человека среде.
«Технология аватаров сейчас не используется активно, потому что это дорого, — объясняет Фролов из ROBBO. — Нужно ждать, пока эта технология станет доступнее, когда ее применение будет более развито, а это вопрос далекого будущего».
Японский концерн Toyota — одна из компаний, которые уже сильно продвинулись в этом направлении, создав робота, который подчиняется человеку. Человек подключается к нему с помощью шлема виртуальной реальности и оперирует объектами, которые дублируют то, что происходит вокруг робота. В то же время робот в реальности повторяет то, что делает человек в VR.
Как мы видим, робототехника и VR имеют большой потенциал развития как в настоящее время, в сфере обучения школьников, так и в будущем, для создания роботов с помощью технологии аватаров. Совместный проект Varwin и ROBBO — лишь первый шаг к тому, чтобы сделать обучение робототехнике более доступным для школьников по всему миру и ускорить технологический прогресс.