Курс по робототехнике и ROS в университете ИТМО

Провел в мае учебный курс для студентов ИТМО по Robot Operating System. Экзаменационным заданием было соревнование AutoRace, Visual SLAM и алгоритм походки четвероногого робота.

В видео презентация выпускников курса про совместные исследования ИТМО с лабораторией робототехники Сбер по разработке алгоритма походки четвероногого робота собаки.

Давно занимаясь робототехникой и программированием, понял что для меня важно отдавать другим накопленные знания и опыт. А в идеале выстроить поток так чтобы это распространялось как самоподдерживающаяся волна. В рамках этой идеи веду ROS сообщество на русском языке и периодически преподаю в разных университетах, сделал учебную программу по ROS в Школе 21 и скоро выйдет курс в Edutoria.

Есть такой метод Фейнмана: «как по-настоящему выучить что угодно и никогда не забыть», который заключается в том, чтобы объяснить тему другому человеку, далекому от этого предмета. В целом как то и раньше к этому интуитивно пришел, но когда видный ученый подтверждает эту теорию, понимаешь что это правильный путь. Поэтому самые главные знания пытаюсь передать в виде курсов, статей, докладов. Только по обратной связи от студентов и слушателей можно понять что действительно разобрался в теме.

В прошлом году ко мне обратился Колюбин Сергей Алексеевич Доктор технических наук профессор факультета систем управления и робототехники Университета ИТМО с предложением провести учебный курс по ROS в ИТМО. Мы уже ведем с ним совместную научную деятельность с несколькими группами студентов, поэтому идея о проведении курса с передачей практического опыта полученного в Лаборатории робототехники Сбер хорошо ложилась в общую работу. Так началась работа по доработке курса по ROS для студентов ИТМО.

Раньше я преподавал ROS курс для студентов МИСИС и собрал обратную связь от них и тестеров Школы 21. Замотивировать, заинтересовать, удержать внимание, сделать так чтобы студенты дошли до конца, смогли использовать знания в будущем, скажу я вам не такая простая задача как кажется. Современное поколение молодежи и похоже и непохоже на те годы когда я сам учился в университете. Главное отличие эффект золотой рыбки, неспособность самостоятельно держать в долгую фокус внимания и осваивать длинные знания, с этим нужно работать. Пару идей у меня по решению этого вопроса  родилось в последние дни курса.

Для будущих студентов и инженеров, стоит ответить на вопрос: почему на этот курс стоит пойти? чем он лучше других курсов по робототехнике?

В курсе собран мой опыт разработки более 5ти роботов в Лаборатории робототехнике Сбер, рассказываю про самые современные технологии которые есть только в научных статьях и еще не описаны в книгах. Студенты которые проходили у меня стажировку успешно работают в Лаборатории робототехнике Сбер, СТК и других ведущих робототехнических компаниях. Программа курса содержит наиболее востребованные темы по робототехнике которые получилось впихнуть в отведенное время. Квалификационным заданием является соревнование в Gazebo, а не письменный экзамен.

Темы курса которые были затронуты по программе:

• История ROS.

• Робототехнические компании использующие ROS.

• Российское ROS сообщество.

• Рабочее пространство Catkin.

• Коммуникации Topic. Написание простого Publisher и Subscriber.

• Продвинутые способы коммуникации: Service, Action.

• Преобразование координат в роботе TF2.

• Создание модели робота для визуализации и симуляции в Gazebo.

• Симуляция сенсоров в Gazebo.

• Соревнование по поиску выхода из лабиринта.

• Одновременное построение карты и локализация робота.

• Навигация и планирование пути робота.

• Манипулятор и захват объектов с программой MoveIt.

• Машинное зрение в робототехнике. Visual SLAM.

• Поведение роботов: машина состояния и деревья поведения.

• Соревнование AutoRace.

Часть из вводной лекции:

В конце устроил соревнования в симуляторе Gazebo на основе AutoRace. Студенты разбились на команды по 2-3 человека и в течениии курса разрабатывали свой ROS пакет управления роботом для победы в соревновании. 

Студенты ИТМО могут участвовать в совместных исследованиях с Лабораторией робототехники Сбер. В рамках которых они могут приезжать в Лабораторию робототехники Сбер, пользоваться роботом собакой, роботом курьером и различными сенсорами в лаборатории. У каждой рабочей группы есть наставник из лаборатории и они могут обращаться к другим сотрудникам с вопросами. Вот пример совместных научных статей со мной:

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ «Известия высших учебных заведений. Приборостроение»:

ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ АЛГОРИТМЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И РОБАСТНОСТИ ВИЗУАЛЬНОЙ ОДОМЕТРИИ НАЗЕМНЫХ МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ

Махмуд Ж. ., Выонг Х. Т., Бурков А. М., Колюбин С. А.

МЕТРИКО-СЕМАНТИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ ГЛУБОКИХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОНОМНОЙ НАВИГАЦИИ В ПОМЕЩЕНИЯХ

Беркаев А. Р., Мохрат М., Бурков А. М., Колюбин С. А.

Если вам интересны подобные курсы, соревнования и совместные исследования то предлагаю обсудить в нашем чате ROS сообщества.

Попасть на факультет по робототехнике в ИТМО.

Выражаю благодарность за возможность проведения курса Сергею Колюбину из ИТМО и Алексею Гонноченко из Лаборатории робототехники Сбер.