5 причин поменять «мозги» робота на новый контроллер «Роботрек»

Группа российских компаний «Брейн Девелопмент» и «Роботрек» представила новый робототехнический контроллер Трекдуино ПРО. Разбираемся в преимуществах новинки вместе с начальником отдела разработки Дмитрием Устинским.

#1 Российская разработка

С 2012 года ООО «Брейн Девелопмент» развивает проект РОБОТРЕК в области шести образовательных технологий:

• образовательная робототехника,
• нейротехнологии,
• программирование,
• нейросети,
• компьютерное зрение,
• 3D-моделирование и печать.

Каждое из разработанных направлений подкреплено разработанными учебно-методическими комплексами, позволяющими педагогу (тренеру, наставнику) эффективно проводить занятия в области профориентации детей и молодёжи в сфере современных цифровых технологий. Проект разработан в целях реализации Национальных проектов «Образование» и «Цифровая экономика (кадры)». Ранее компания разработала контроллер Трекдуино, который зарекомендовал себя среди робототехнического сообщества. Новая платформа Трекдуино ПРО  основана на современном микроконтроллере STM32, нашедшем свое широкое применение в промышленности.

#2 Современный контроллер

Александр Гагарин: — Почему было принято решение о разработке нового контроллера? Дмитрий Устинский: — Действительно, контроллер Трекдуино хорошо показал себя на различных соревновательных мероприятиях, но мы живем в динамично развивающимся мире, где ежегодно обновляются как мобильные гаджеты, так и микроконтроллерные платформы, а следовательно, и подход к их программированию и использованию. Контроллер Трекдуино работает на основе 8 битного чипа Atmega2560 и программируется из среды Arduino IDE на языке Arduino C. Данный язык считается низкоуровневым и имеет ряд своих недостатков, поэтому для более комфортной работы с микроконтроллером и изучении основ робототехники школьниками мы приняли решении о создании нового универсального контроллера, который бы сохранил возможности Трекдуино и расширил их в лучшую сторону. Как результат новый контроллер Трекдуино ПРО получил возможность программирования   не только из среды Arduino IDE, но и на языке Micro Python.

#3 Простота использования

— В чем преимущество нового Трекдуино ПРО перед старым Трекдуино?

1. Скорость — Трекдуино ПРО быстрее в сравнении с микроконтроллером Трекдуино, здесь используются 32-разрядные ARM-процессоры типа STM32F407 (168 МГц Cortex-M4, 1 Мбайт флеш-памяти, 192 Кбайт ОЗУ).
2. Простота в использовании — язык MicroPython основан на Python, но несколько упрощен, для того чтобы команды по управлению датчиками и моторами можно было писать буквально в несколько строк.
3. Отсутствие компилятора — чтобы запустить программу на платформе MicroPython, нет необходимости устанавливать на компьютер дополнительное ПО. Плата определяется ПК как обычный USB-накопитель — стоит закинуть на него текстовый файл с кодом и перезагрузить, программа тут же начнет исполняться. Для удобства все-таки можно установить на ПК эмулятор терминала, который дает возможность вписывать элементы кода с компьютера непосредственно на платформу. Если использовать его, тебе даже не придется перезагружать плату для проверки программы, каждая строка будет тут же исполняться микроконтроллером.

#4 Совместимость

— Как на счет совместимости нового контроллера со старыми наборами? В каких продуктах будет использоваться контроллер Трекдуино ПР? — Трекдуино ПРО будет комплектоваться новая линейка образовательных наборов. Но если у вас уже есть конструктор Роботрек, вы сможете использовать его с новым контроллером. Плата будет предоставлять возможность тем, кто уже познакомился с курсом Роботрек «базовый», попробовать пройти его еще раз, но уже вне графического интерфейса программирования, а используя язык Python.  Сейчас разрабатывается курс по искусственному интеллекту, где будет также использоваться данный контроллер в качестве исполнительного устройства. Контроллер Трекдуино ПРО будет идти в качестве ресурсного набора, поэтому те, кто хотят попробовать применить свои знания языка Python на практике могут им воспользоваться. Плата визуально не отличается от контроллера Трекдуино, но стала легче и надежнее, вся компонентная база вынесена на одну сторону и убраны лишнее тяжелые компоненты.

#5 Вычислительная мощность, Python и искусственный интеллект

— Какие новые задачи можно решать, ипользуя вычислительные мощности контроллера? — Повышенная разрядность микроконтроллера позволяет проводить более сложные вычисления прямо на платформе и обеспечивает большую пропускную способность. Применение микроконтроллера семейства Cortex M4 позволяет платформе Трекдуино ПРО проводить серьезные вычисления прямо на борту (за счет встроенной поддержки операций с плавающей точкой), а также реализовывать DSP (цифровую обработку сигналов). Инструкции DSP и модуль операций с плавающей точкой дают возможность применять данные контроллеры в широком спектре проектов. Благодаря высокой скорости работы и оптимизированному обмену данных с памятью стало возможным использовать язык MicroPython в качестве основного языка программирования платформы. Этот язык позволяет с легкостью разрабатывать прототипы мобильных роботов и робототехнических установок, а также имеет низкий порог вхождения, что позитивно сказывается на возможности обучения робототехнике с использованием языков высокого уровня. Возможность программирования на языке MicroPython для платформы Трекдуино ПРО позволит пользователям создавать более сложные и эффективные программы и робототехнические устройства, в отличие от визуальной среды разработки, но в то же время позволит не заскучать от сложного кода на таких более приближенных к «железу» языках, как Ассемблер, C и C++. Высокая скорость работы и внутренние особенности микроконтроллера позволяют применять платформу не только для обучения, но и в качестве DIY и промышленного контроллера. Платформа может быть эффективно применена для задач машинного обучения как самостоятельное устройство (для запуска нересурсоемких моделей машинного обучения), так и в качестве управляющего устройства для микрокомпьютера с запущенными на нем комплексными сервисами по обработке видеоданных с использованием машинного обучения, в целом, и нейронных сетей, в частности (с помощью устройства Артинтрек компании Брейн Девелопмент). Уже сейчас машинное обучение и искусственный интеллект не являются чем-то заоблачным и применяются в огромном спектре различных задач — от простейших фотофильтров на вашем смартфоне до серьезных финансовых систем и систем диагностирования заболеваний. Таким образом, платформа Трекдуино ПРО привносит большие возможности для создания роботизированных установок с искусственным интеллектом: от детектирования наличия оператора до применения системы «свой-чужой» по ключевым особенностям строения лица; распознаванию предъявленных текстовых команд и выполнению различных действий, выполняемых в зависимости от позы оператора. Границы применения искусственного интеллекта становятся все шире и теперь вы сами сможете экспериментировать и применять технологии будущего уже сегодня. Примеры использования элементов искусственного интеллекта в робототехнических устройствах:

1. Создание мобильных роботов с автономной системой навигации. Искусственный интеллект анализирует различные данные, поступающие с сенсоров, и регулирует скорость движения, повороты и устойчивость мобильного робота на заданной траектории движения.
2. Сервисные чат-боты. Разработчики умных устройств часто сталкиваются с проблемой коммуникации робота с человеком. Используя возможности контроллера, такую задачу получится решить на уровне текстовых запросов и ответов, обрабатываемых обученной нейронной сетью.
3. Индетификаторы личности. Простые алгоритмы искусственного интеллекта помогут сделать электронные идентификаторы по камере, с различных датчиков секретных паролей и т.д.

Автор статьи: Александр С. Гагарин Источник: http://edurobots.ru/2020/04/plumpx32/