Робототехніки та комп'ютерного зору

Лабораторія робототехніки та комп’ютерного зору — це науково-освітній підрозділ університету, який займається розробкою, дослідженням та тестуванням інноваційних технологій у сфері робототехніки, комп’ютерного зору й машинного навчання. Лабораторія націлена на створення інтелектуальних роботизованих систем, що можуть самостійно аналізувати навколишнє середовище та реагувати на нього в режимі реального часу.

Основні завдання лабораторії

Лабораторія робототехніки та комп’ютерного зору реалізує три основні завдання:

• Дослідження та розробка. Створення нових рішень і технологій, що інтегрують робототехнічні системи з комп’ютерним зором, дозволяючи вирішувати складні виробничі, побутові та наукові завдання.
• Навчання студентів та підготовка фахівців. Лабораторія надає можливість студентам опанувати практичні навички роботи з роботами, сенсорами, алгоритмами машинного навчання, детекції об’єктів. Заняття допомагають зрозуміти основи створення та програмування робототехнічних систем.
• Тестування та впровадження. Лабораторія займається тестуванням прототипів у реальних умовах і впровадженням розроблених технологій у різних галузях.

Можливості для студентів

У лабораторії робототехніки та комп’ютерного зору в МНТУ на студентів чекає широкий спектр можливостей для опанування майстерності в інноваційних технологіях. Завдяки сучасному обладнанню, конструкторським наборам та різноманітним навчальним матеріалам студенти мають змогу поступово здобувати необхідні знання та навички у сфері робототехніки, починаючи від базового рівня і до більш просунутих технологічних рішень.

Для початку МНТУ пропонує ознайомитися з основами за допомогою спеціалізованих наборів-конструкторів, які дозволяють зібрати до тисячі електронних схем різної складності. Це допомагає засвоїти базові принципи електроніки, вивчаючи роботу різноманітних електронних компонентів та механізмів. Такий підхід сприяє практичному навчанню в ігровій та легкій формі, надаючи можливість студентам зрозуміти основи функціонування систем, що лежать в основі сучасної робототехніки.

Для запису до лабораторії пишіть нам на [email protected]

Від теоретичних основ до складних проєктів: як побудовано курс

Навчання в лабораторії є унікальною можливістю отримати повний спектр знань про сучасні робототехнічні системи: від базових принципів побудови роботів до роботи зі складними алгоритмами штучного інтелекту. Такий підхід дозволяє не лише дізнатися, як працює робототехніка, а й зрозуміти її ключову роль та глибинні нюанси.

Програма курсу розпочинається зі вступу до основ робототехніки, де студенти знайомляться з принципами роботи роботів, їх складовими частинами та ключовими концепціями галузі. Цей етап сприяє формуванню базового розуміння того, як робототехніка інтегрується у різні галузі.

Далі вивчаються основи електроніки та електромеханіки, включаючи базові компоненти. Особливу увагу приділено введенню в Arduino — платформу, яка стала стандартом для розробки робототехнічних проєктів. Arduino дозволяє швидко та ефективно будувати прототипи завдяки її простому інтерфейсу, широкій спільноті підтримки й доступу до готових бібліотек. Навички програмування на Arduino IDE (інтегрованому середовищі розробки) є ключовими, оскільки студенти опановують синтаксис мови, структуру програм і методи роботи з апаратними пристроями. Це створює базу для реалізації власних робототехнічних ідей.

Наступний блок курсу присвячений роботі з цифровими та аналоговими виводами, що дозволяє підключати та керувати різними датчиками та виконавчими пристроями. Вивчення датчиків охоплює принципи роботи сенсорів та їх функціональні можливості. Особливий акцент зроблено на основних типах датчиків та сенсорів, які використовуються в робототехніці: від ультразвукових до оптичних, що дозволяють роботам орієнтуватися у просторі та взаємодіяти з навколишнім середовищем.

Окремий модуль присвячений комунікації між пристроями, зокрема використанню протоколів передачі даних та інтеграції з бездротовими модулями ESP8266. Це відкриває можливості для створення IoT-проєктів, таких як автоматизовані системи моніторингу або “розумні” пристрої.

Фінальний етап курсу – інтеграція технологій штучного інтелекту та комп’ютерного зору. Робота з алгоритмами розпізнавання зображень, аналізу об’єктів і трекінгу руху дає роботам можливість “бачити” та аналізувати навколишнє середовище. А вивчення алгоритмів машинного навчання та їх застосування для аналізу даних дозволить використовувати ШІ для ухвалення рішень на основі складних умов або обробки великих обсягів інформації.

Фінальні проєкти курсу інтегрують всі вивчені елементи для створення систем, здатних працювати автономно. Наприклад, студенти можуть розробити робот, який орієнтується в просторі, уникає перешкод і реагує на зміни у середовищі. Завершальні проєкти базуються на Arduino та інтегрують всі отримані знання для створення комплексних систем.

Як взаємопов’язані робототехніка та комп’ютерний зір?

Робототехніка та комп’ютерний зір (computer vision) тісно пов’язані, оскільки комп’ютерний зір надає роботам можливість “бачити” та розпізнавати об’єкти у навколишньому середовищі. Це забезпечує роботам автономність і можливість взаємодії з об’єктами. Основними аспектами є:

1. Навігація. Роботи використовують комп’ютерний зір для розпізнавання простору, визначення перешкод і побудови карти навколишнього середовища, що дозволяє їм пересуватися в реальному часі без зіткнень.
2. Маніпуляція об’єктами. Завдяки комп’ютерному зору робот може розпізнавати та класифікувати об’єкти, визначати їх форму, розміри та положення. Це важливо для виконання складних завдань.
3. Автономні системи. Комп’ютерний зір є ключовим для автономних роботів, таких як безпілотники або автомобілі без водія, де необхідно в режимі реального часу аналізувати інформацію.
4. Інтеракція з людьми. Роботи, обладнані комп’ютерним зором, можуть розпізнавати та реагувати на жести, міміку або інші невербальні сигнали людей, що дозволяє створювати більш інтерактивні та природні форми взаємодії.

Контроль якості. У промисловій робототехніці комп’ютерний зір допомагає перевіряти точність виробничих процесів і якість продукції на конвеєрі.

Іван Захарін – керівник лабораторії та викладач курсу з робототехніки.

Олександр Маковейчук – викладач МНТУ, доктор технічних наук та Tech Lead R&D проєктів компанії Abto Software, фахівець з комп’ютерного зору.

Співпраця з Nanit Robot 

МНТУ співпрацює з українською компанією Nanit Robot, яка спеціалізується на робототехніці, електроніці та програмуванні. Це партнерство забезпечує студентам умови для використання сучасних навчальних наборів “Розумний будинок” та “Дрон Майстер”. Практичні навички роботи з такими інструментами допомагають зрозуміти складні системи, що використовуються в сучасних технологіях.