Es ist unwahrscheinlich, dass jemand bestreitet, dass ein Team in einem Joint Venture wichtig ist. Menschen mit unterschiedlichem Fachwissen und Erfahrung in
Motorika , wir haben Programmierer, Elektronikingenieure, Produktionsmitarbeiter und Designer. Trotzdem freuen wir uns immer über die neuen Kameraden, die in unserem Labor erscheinen. Manchmal schaffen es diese „frischen Gehirne“, Probleme zu lösen, um die wir mehr als einen Tag oder sogar mehr als eine Nacht gekämpft haben. Heute ist gerade die Zeit einer solchen Geschichte über Tan.
Am Ende des Artikels wichtige Informationen für diejenigen, die Camp-Programmierer werden möchten.
Camp, in dem Projekte wahr werden
Im Juli 2015 wurde unser Team eingeladen, einen Vortrag in einem von unseren
GoTo Camp- Freunden organisierten
Kindercamp zu halten . Dies ist jedoch kein typisches Camp. Hier tauchen Kinder in die magische Welt der Datenanalyse und des maschinellen Lernens, der Robotik und des Internets der Dinge, der Bioinformatik, der virtuellen Realität, der Informationssicherheit und vielem mehr ein. Während zwei Wochen im GoTo Camp erhalten Kinder neues Wissen von praktizierenden Spezialisten aus verschiedenen Unternehmen: Yandex, ABBYY, Microsoft, Biocad, Rambler & Co, Deloitte, Intel, Google usw. arbeiten an ihren eigenen Projekten, und jemand bekommt es sogar für ein Praktikum oder eine Arbeit. Im Allgemeinen ein Traum, kein Lager, auch nicht für einen Erwachsenen.
Sie wenden das Wissen an, das die Kinder in Vorlesungen und praktischen Kursen erhalten: Sie bestehen jeweils aus einem Team, das an der Umsetzung einer Idee arbeitet.
Tanya war zweimal im Camp und nahm an zwei Projekten teil, die erfolgreich abgeschlossen und bearbeitet wurden.
„Zum ersten Mal habe ich als Team an dem Wagen gearbeitet, an dem das Telefon befestigt war, und der Bediener hat den Wagen selbst, die Neigungs- und Drehwinkel des Telefons und die Beleuchtung mithilfe von Joysticks gesteuert. Dies kann für diejenigen nützlich sein, die das Video drehen. Wir haben sogar versucht, uns selbst zu drehen. Das zweite Mal habe ich einen Roboter gebaut, der sich an seine Flugbahn erinnert. Zunächst zeigen Sie ihm den Weg, den er in Zukunft hin und her gehen wird (Sie können ihn jederzeit umschreiben). Beispielsweise kann es sich um einen bestimmten erforderlichen Weg im Werk oder um einen Weg zur Reinigung zu Hause handeln. Der Roboter merkt sich dies auch nach dem Ausschalten, sodass er nicht jedes Mal neu eingerichtet werden muss. "Ich mochte beide Projekte und habe während der Schichten viel gelernt."
Kommen wir zurück zum Treffen von Motory und Tanya. Einer der Dozenten, die ankamen, war Ilya Chekh und Vasily Khlebnikov. Sie sprachen darüber, was die Firma „Motorika“ macht, woran sie arbeitet, zeigten Videos und Muster der
KIBI-Handprothesen .
Am Ende des Vortrags luden die Jungs alle Interessierten ein, in unser Skolkovo-Hauptquartier zu kommen und interessante Probleme zu lösen. Einer der Befragten war Tanya. So wurde sie Teil unseres Teams.
Unsere neue Kameradin Tanya
Tanya ist 19 Jahre alt und befindet sich in ihrem zweiten Jahr an der Moskauer Staatsuniversität an der Fakultät für Mechanik und Mathematik.
Die erste Programmiersprache, die sie beherrschte, war Python: „Die erste Programmiersprache war Python, wir haben sie in der Schule gelernt. Ich schreibe gerne darauf, man kann schnell ein Arbeitsprogramm erstellen, außerdem gibt es viele verschiedene Bibliotheken dafür. Einige davon verwende ich zum Beispiel für meine wissenschaftlichen Berechnungen an der Universität. Aber in der Schule war ich an der Programmierung von Olympiaden beteiligt, und Python ist nicht immer dafür geeignet - es funktioniert ziemlich langsam, also habe ich angefangen, in C ++ zu programmieren. Dann habe ich einige Zeit über RobotC geschrieben und jetzt programmiere ich für die Arbeit in Motorika für Arduino. “
Ich spüre die Stärke des Algorithmus in dir
In unserem Labor wird es immer einen interessanten Fall für Menschen geben, deren Hände bei Bedarf wachsen. Tanya half uns bei der Montage von Prothesen, beim Testen von Sensoren für eine myoelektrische Prothese und entwarf einige Details.
Die coolste Aufgabe, die sie löste, war es, Myosignale aus ihrer Hand zu lesen und zu verarbeiten: Werte von EMG-Sensoren zu nehmen und diese zu verarbeiten, um die Bewegung des Pinsels nach Bedarf zu steuern. Mit anderen Worten, wenn sich die Muskeln stark verspannen, dreht sich der Motor schnell und die Drehrichtung hängt von der Beugungsrichtung ab.
Das Ablesen von den Sensoren wurde durchgeführt, aber hin und wieder gab es verschiedene Fehler, die den ordnungsgemäßen Betrieb der Prothese beeinträchtigten. Die größte Schwierigkeit bestand darin, herauszufinden, wo genau der Fehler auftritt. Und es gibt viele Möglichkeiten für das Auftreten dieses Fehlers: Aufgrund der Funktionsweise der Sensoren, ihrer schlechten Passform am Arm, des Muskeltonus, der statischen Spannung, eines schlechten Kontakts und eines Fehlers im Programm kam es manchmal zu dem Punkt, dass der Computer nur neu gestartet werden musste, damit der Fehler auftrat verschwunden oder Elektronik wechseln. Ein interessanter Moment: Vor kurzem wurde festgestellt, dass die Sprünge in den Werten auch darauf zurückzuführen sind, ob sich die Beine der Person auf dem Boden des Labors befinden oder angehoben sind.
Aufgrund der Vielzahl möglicher Fehler während der Entwicklung traten folgende Probleme auf: „Wir haben beispielsweise an einem bestimmten Tag perfekte Arbeit geleistet, alle erforderlichen Konstanten erfasst, aber mögliche Änderungen einiger Parameter im Raum nicht berücksichtigt. Wenn wir am nächsten Tag Fehler in der Arbeit finden, wird es nicht immer leicht zu verstehen sein, was sich seit dem letzten Mal genau geändert hat. “ Aus diesem Grund musste ich jedes Mal alles neu konfigurieren, sodass die Prothesenkalibrierung zu Beginn des Starts hinzugefügt wurde.
Es war dieser Kalibrierungsalgorithmus, den Tanya schrieb und dadurch den Fehlersuchbereich erheblich reduzierte: „Um die Hand zu steuern, müssen Sie den ungefähren Wertebereich während der Bewegungen verstehen. Bei dieser Kalibrierung wird er ungefähr bestimmt. Es gibt jedoch "Ausreißer" in der Arbeit des Sensors. Um beispielsweise nach einer ruhenden Handstufe zu suchen, ist es schlecht, nur ein Minimum aller Werte zu nehmen (es kann zufällig 0 sein). Dies wird durch verschiedene Mittelwerte im Algorithmus ausgeglichen. "
Durch die Kalibrierung können Sie drei Schlüsselwerte erhalten (Mindest- oder Ruhepegel, Maximalpegel und Pegel, wenn Sie den Motor mit minimaler Geschwindigkeit bewegen müssen), mit denen die Neuankömmlinge verglichen werden. Mit diesem Vergleich können Sie das Signal klarer verfolgen und in die Tat umsetzen.
Ein weiteres Problem, das bisher aufgetreten ist, besteht darin, den optimalen Zeitpunkt für die Verarbeitung der Werte zu wählen, die bereits während der Steuerung der Hand gelesen wurden. Je besser und genauer wir es verarbeiten, desto mehr Zeit wird dafür benötigt. Daher gibt es eine längere Verzögerung, wenn der Benutzer eine bestimmte Aktion ausführt, bis sie auf der Hand implementiert wird. Jetzt ist die Bearbeitungszeit ein Sekundenbruchteil. Wenn es in Zukunft notwendig sein wird, den Kalibrierungsalgorithmus zu komplizieren, kann darüber nachgedacht werden, die Signalverarbeitungsgeschwindigkeit darin einzubeziehen.
Maschinelles Lernen, Burst-Theorie und Zahnersatz
In dieser Phase konzentrieren sich Tanya und ihr leitender Motor Supervisor, der sie beaufsichtigt, auf die Bekämpfung körperlicher Probleme. Insbesondere zielte der Algorithmus darauf ab. In Zukunft können natürlich viele Dinge (Mittelwertbildung gegen Interferenz, Kalibrierung) automatisiert werden. Dadurch werden die Sensoren für die Signalaufnahme stabiler, was bedeutet, dass fortschrittliche Methoden der Datenanalyse angewendet werden können.
Tanya kam auch mit maschinellem Lernen in Kontakt: „Ich selbst habe dieses Jahr auch ein bisschen maschinelles Lernen bei den Meetups für die Jungs von GoTo mit Alexander Panin bei Yandex gemacht, und ich hoffe, dass es möglich sein wird, mit ihnen etwas Interessantes aus unseren Daten zu gewinnen. Für jemanden mag es unerwartet erscheinen, dass es in einem Fall wie Prothesen so viel Theorie gibt, die eher mit Medizin und Biologie in Verbindung gebracht wird. Beim maschinellen Lernen ist beispielsweise eine große Menge sehr nicht trivialer Mathematik verborgen. Es gibt aber auch andere Abschnitte, die sich mit der Verwaltung von Prothesen befassen. In der Mechmath beschäftige ich mich mit der Theorie der Bursts (ein anderer Name ist Wavelets), die nicht nur ein interessanter und tiefer Bestandteil der Funktionsanalyse sind, sondern auch in der Informationstheorie, Signalverarbeitung, Tomographie usw. angewendet werden. Mehr dazu lesen Sie zum Beispiel
hier . Ich würde diese Methoden auch gerne ausprobieren, um mit der Prothese zu arbeiten. “
Mehr! Weitere interessante Aufgaben!
Dafür sind die Aufgaben in unserem Labor für alle, die ihr Wissen und Können einsetzen wollen, nicht erschöpft - es gibt noch viel mehr. Also, wenn Sie sich uns anschließen möchten - immer willkommen. Drücken Sie Ihren Wunsch in den Kommentaren aus oder schreiben Sie an info@motorica.org.
Bonus für diejenigen, die bis zum Ende gelesen haben - gewähren
Nun, die geduldigsten und neugierigsten (Schüler und Studenten von 1-2 Kursen) können ein Stipendium in Richtung Robotik erhalten und kostenlos in eines der
drei Sommercamps des GoTo Camps gehen .
Motorika und GoTo Camp geben einen gemeinsamen Wettbewerb bekannt. Die Aufgabe für die Teilnehmer ist nur eine:
- Lassen Sie sich eine Prothesendüse einfallen, die die menschlichen Fähigkeiten erweitert. Zur Steuerung dieser Düse werden EMG-Sensoren, Beschleunigungsmesser und Gyroskope verwendet (Sie möchten auch die Sprachsteuerung verwenden - alles liegt in Ihren Händen!). Nach der Registrierung erhalten Sie hier eine detaillierte Aufgabe per E-Mail.
Wenn Ihre Düse funktioniert und in Bezug auf die Benutzererfahrung erfolgreich ist, ist sie cool. Im Camp können Sie es nicht nur zur Perfektion bringen, die Düse erreicht die echten Benutzer von Prothesen - Sie erhalten eine nützliche und gute Tat, die Ihr Karma pumpt. Und Sie sammeln immer noch Erfahrung, Wissen und atmen frische Luft.