تحول المشروع في مركز سيريوس التعليمي

يقترب أول نوبة مشروع في مركز سيريوس التعليمي . عادة ، يتم إجراء التحولات التعليمية هنا ، حيث يستعد طلاب المدرسة للأولمبياد على مستوى روسيا والعالم. على سبيل المثال ، عقد فريق من علماء الرياضيات معسكرات تدريب في سيريوس قبل الأولمبياد العالمي . من المخطط في المستقبل جعل هذا المكان أحد المراكز الرئيسية لجذب الشباب الموهوبين لمزيد من الاندماج في مشاريع التكنولوجيا الفائقة الموجودة على الحساب الخاص للدولة.

فريق جامعة ITMOبالإضافة إلى المشاركة المكثفة في المشاريع المتعلقة بتقنية النانو ، عملت مع طلاب المدارس في العديد من المشاريع الروبوتية. تألفت مجموعتنا من 19 طالبًا و 3 معلمين. مقدما ، حددنا التقنيات الأساسية وميزات التصميم التي سيتم تنفيذها خلال المشروع. تركز بعض المشاريع على أتمتة عمليات معينة ، وبعضها يحتوي على مكون مرئي أكثر إبداعًا. كأساس لإنشاء الروبوتات ، تقرر استخدام مصمم الروبوتات TRIC . تم بالفعل نشر أمثلة على استخدام هذا المُنشئ هنا .



منذ البداية ، حاولنا تقسيم الطلاب إلى مجموعات وفقًا لمهارات البرمجة والتصميم. لتنظيم العمل ، استخدمنا نظام إدارة مشروع Trello . منذ أن تم تخصيص أسبوعين ونصف الأسبوع للعمل في المشاريع ، ذهب الباقي إلى الترفيه والأحداث التنظيمية ، وكان هناك عدد محدود من المهام ، كان Trello سعيدًا جدًا معنا. كل ثلاثة أيام التقينا مع الرجال وحددنا المهام لسباق جديد. هذا لا يعني أن هذا تم وفقًا لجميع شرائع التطوير في الشركات الجادة ، لكننا تمكنا من تقديم الرجال إلى أساسيات إدارة المشاريع. بعد ذلك ، نذهب مباشرة إلى المشاريع.

يتضمن المشروع الأول التفاعل بين الإنسان والروبوت ، سواء من ناحية تصميم المظهر الجذاب للروبوت ، أو من وجهة نظر التواصل مع شخص والحفاظ على الاهتمام. أولاً ، توصل الرجال إلى استخدام تقنية التعرف على الكلام. تم استخدام Yandex SpeechKit لهذا ، والذي يسمح عبر طلب http بتلقي متغيرات استجابة للنص المعترف به ، بترتيب تنازلي لاحتمال التعرف الصحيح. على وحدة تحكم TRIC نفسها هناك نظام يونكس ، وقد وفر المطورون للنظام القدرة على تحويل النص إلى كلام. لهذا ، يتم تثبيت مركب الكلام eSpeak في النظام ، والذي يعبر عن النص المطلوب.
تم تنفيذ البرنامج الرئيسي على Qt Script في نظام TRIK Studioبدعم من مطوري المصمم ، ويتم تنفيذ الجزء الخاص بنقل الملف الصوتي إلى خوادم Yandex من خلال نص bash. وفقًا لذلك ، من الضروري نقل المعلومات من مساحة عمل Linux إلى منطقة ذاكرة برنامج Qt Script ، وقد تم ذلك من خلال ملف إضافي. بشكل عام ، يمكن للروبوت تسجيل خطابك ، أو إرسال ملف للتعرف على العبارات التي يتم تسجيلها في قاعدة بيانات مشتركة للطلبات والإجابات ، أو تنفيذ إجراءات معينة.

بعد ذلك ، كانت المهمة هي برمجة حركات الروبوت. يدير الروبوت عينيه نحو المحاور ، ويجذب انتباهه. عن طريق الأمر الصوتي ، يمكن للروبوت التقاط الأشياء باستخدام المعالج. يحتوي الروبوت على جهازي تحكم على متن الطائرة: الأول يتحكم في حركة العجلات ، ويأخذ المعلومات من الميكروفونات وأجهزة الاستشعار ؛ والثاني ينقل صورة الفيديو من الكاميرا ، ويتحكم في المعالج وحركة العين ، ويضيء شريط LED أثناء نطق النص. هناك العديد من المهام لمزامنة عمل البرامج على وحدات تحكم مختلفة ، في حين أن جميع أجزاء المشروع متصلة ببعضها البعض عبر TCP / IP. على سبيل المثال ، في كتلة واحدة ، يجب أن يكون نطق النص مصحوبًا برسوم متحركة للفم ، ومن ناحية أخرى ، يجب تشغيل شريط LED.

يتم نقل الرؤية التقنية للروبوت إلى كمبيوتر منفصل ، حيث يتم استخدام OpenCV لهذا الغرض. أولاً ، يتم دمج الصورة بشكل ثنائي ، ثم يتم تحديد التدرج ، ويتم حذف الخطوط المتداخلة ، ويتم تحديد الكائنات حسب الأبعاد والمساحة الهندسية. هذا يسمح لك بتحديد موضع الأشياء على الطاولة ، وإرسال روبوت إليها وإمساكها بملاعب. يتم حل جميع المهام الموصوفة على أجهزة مختلفة ، واجه الرجال في النمو الكامل تفاعل الشبكة وقد تعاملوا بنجاح مع هذه المهمة. يمكن الاطلاع على عرض المشروع هنا .



المشروع الثاني عبارة عن روبوت محو من اللوحة. في هذا المشروع ، لدينا لوحة تحديد وروبوت ذو عجلتين يمكنه التحرك عليه. يسحب الروبوت الأول لأعلى ويقف مقابل اللوحة. توجد كاميرا عليها ، يتم نقل الصورة منها عبر TRIC إلى جهاز كمبيوتر ، حيث تتم معالجة الصورة وتحديد موقع الروبوت والغرض منه. يحتوي الروبوت على علامات برتقالية وصفراء لتحديد موقع الروبوت. أولاً ، نختار جميع وحدات البكسل الصفراء والبرتقالية في الصورة ، وبعد ذلك نحدد أكبر المساحات المستمرة لهذه الألوان ونجد مراكزها التي يمكننا من خلالها تحديد إحداثيات وزاوية دوران الروبوت. بعد ذلك ، ابحث عن صور Laplacian واترك فقط المناطق الحمراء والحمراء التي تحتاج إلى تنظيف. يمر عبر الصورة بأكملها مرة أخرىنجد النقطة الأقرب إلى الروبوت ، والتي تصبح الهدف.

يتم إرسال المسافة والزاوية بين مسار الروبوت والاتجاه إلى الهدف فقط إلى الروبوت المحو من اللوحة. من هذه القيم ، يتم حساب إجراءات التحكم للمحركات ، ويتحرك الروبوت نحو الهدف.



يتضمن هذا المشروع أيضًا جهاز تلميع الروبوت. عند تلقي رسالة من الروبوت الأول ، يقود إلى الأمام مسافة محددة سلفًا ويتحرك على طول منطقة محددة مسبقًا ، يدور عنصر تنظيف تحته. في نهاية الوقت ، يبدأ الروبوت في الدوران حول محوره والبحث عن علامة برتقالية. بعد العثور ، تبدأ في التحرك في اتجاه العلامة حتى تحتل مساحة كبيرة في الصورة من الكاميرا. في هذه الحالة ، يتم تنفيذ معالجة الصور بالكامل على الروبوت ، ولا يتلقى سوى أمر بدء. يمكن الاطلاع على عرض المشروع على الرابط ، والمزيد من عمل الفيديو.



يتعلق المشروع الثالث بأتمتة مواقف السيارات. كان الهدف هو إنشاء نموذج أولي لمواقف السيارات العامة في مركز الأعمال. تم تجميع سيارتين بالدفع الرباعي ، وتم تشييد المبنى وأماكن وقوف السيارات نفسها بعلامات (دوائر سوداء). يتألف نظام وقوف السيارات من وحدة تحكم وكاميرات ويب وحاجز متصل بها.

تحتوي وحدة التحكم على نواة DSP مصممة لمعالجة الصوت والفيديو على متن الطائرة ، ولكن نظرًا لأن المشاركين في المشروع لم يكن لديهم أي خبرة في البرمجة لوحدات التحكم ، فقد تقرر ببساطة بث الفيديو ومعالجة الحالة في ساحة الانتظار على جهاز الكمبيوتر.

لتحديد أماكن وقوف السيارات المجانية ، تم تحديد الصورة بشكل ثنائي ، وتم تحديد الخطوط وتجاهل العناصر الزائدة على طول نصف قطر الدائرة. كانت الخطوة الأخيرة هي التجميع مع الترقيم.

ونتيجة لذلك ، بدا نظام العمل على النحو التالي:
تدفع السيارة إلى الحاجز ، وترسل طلبًا إلى الخادم ، والذي بدوره يعيد عدد أقرب مساحة حرة ، ويخبر نظام وقوف السيارات أيضًا أنه من الضروري رفع الحاجز. علاوة على ذلك ، تتحرك السيارة ، بعدد مواقف السيارات ، على طول المسار المسجل. يمكن الاطلاع على عرض المشروع هنا .

يتم نشر جميع رموز مصدر البرامج على جيثب .



بشكل عام ، تحول كل شيء بشكل جيد. طالب الطلاب طوال الوقت بالبقاء لفترة أطول وقضاء المزيد من الوقت في العمل على المشروع ، مما يشير إلى اهتمام الطلاب بالروبوتات.

تم تقسيم جميع مشاريع المناوبة إلى هندسة ، حيث تم تنفيذ العمل على تنفيذ تصميم معين ، والبحث ، حيث تم جمع وتحليل البيانات المتعلقة بالظواهر المختلفة. في رأيي ، في التقييم النهائي ، يجدر فصل هذه المناطق ، من الصعب مقارنة تحليل حالة نهر مزيمتا والجدول الذكي. بالنسبة للبحث ، يعد العرض التقديمي وملصق الملصقات أكثر ملاءمة ، وبالنسبة للمشاريع ، يكون شكل المعرض مع الحامل أفضل.

يجب أن يحير أولئك الذين يرغبون في المشاركة في مثل هذه التحولات من خلال دراسة دقيقة أولية للمنطقة التي يريدون المشاركة فيها. للقيام بذلك ، هناك عدد كبير من دورات محاضرات الفيديو والمواد المصاحبة الأخرى. تعلم كيفية استخدام أنظمة إدارة المشاريع المختلفة (يمكنك البدء بالنظام الذي استخدمناه ) وأنظمة التحكم في الإصدار.

شكرا جزيلا لجميع المشاركين في هذا التحول ومنظميه والمعلمين. أتمنى أن أكون هنا أكثر من مرة!

Source: https://habr.com/ru/post/ar396233/