Jalgpall, mis toetab IT-õpinguid


Avaldaja:Madli Leikop15. Jaanuar 2016

Robotexil oli pealtvaatajatel tore jälgida, kuidas robotid jalgpalliplatsil mõõtu võtsid ja palle vastase väravasse jooksutasid. Kas oskasid pealtvaatajad aimata, missugust tööd ja pühendumust nõuab ühe sellise roboti valmistamine ja arendamine?

„Minu jaoks on robootika harrastus, kübersport. Mulle meeldib võistelda. Robootikas on kõike - matemaatikat, füüsikat, elektroonikat, programmeerimist, reaalajasüsteeme, masinnägemist, tehisintellekti,“ ütleb Erik Kaju, Robotex 2015 robotite jalgpallivõistlusel II koha saavutanud Eesti Infotehnoloogia Kolledži meeskonna liige. „See on päris hea trenn ajule. Robootikateadmised ja -oskused tulevad praktilises elus ka kasuks. Vajadusel oskad parandada vanaema triikrauda ja vanaisa puurkaevu pumpa. Pärast paari aastat robotiklubis ei toimi tehnika igapäevaelus enam "maagiliselt". Kõrgkooliõpinguid aitas robootika nii, et kooli esindamine Robotexil oli mõjuv põhjus, et õppejõud lubaksid mõned kursusetööd edasi lükata," meenutab Erik üht robootikaga tegelemise olulist aspekti.

IT Kolledži meeskonna alus on robootikaklubi

Robootikaklubi tegutseb IT Kolledžis 2002. aastast ja Euroopa suurimal robotivõistlusel Robotex, mida korraldab Tallinna Tehnikaülikool koostöös Tartu Ülikooli ja Hariduse Infotehnoloogia Sihtasutusega, on kolledži esindus ikka väljas. Seekord kuulusid robotijalgpallis IT Kolledži võistkonda lisaks Erik Kajule veel Indrek Tamm ja Valdur Kaldvee. Kõik kolm on lõpetanud IT Kolledžis infosüsteemide arenduse eriala ja tegutsevad juba aastaid kolledži robootikaklubis, neil on mitmekordne Robotexil osalemise kogemus. Valdur Kaldvee on viimastel aastatel tegutsenud meeskonna juhendajana.

IMG_3291.jpg

Robotite jalgpall kui malematš

Robotite jalgpall on Robotexi põhivõistlus aastast 2009. Jalgpall valiti sellepärast, et selle ülesande keerukus on osalejatele sobiv ning publikugi jaoks elulähedane, arusaadav. Võistlusreeglid töötasid välja ülikoolid koostöös robootikaklubidega. Lihtsalt seletatuna on platsil kaks robotit ja 11 palli, robot peab ära tundma vastase värava ja võimalikult lühikese ajaga võimalikult palju palle sinna sisse saama.

Pealtvaatajatel on tore jälgida ja kaasa elada, kui kaks ümaravormilist pisikest masinat ehk robotit jalgpalliplatsil mõõtu võtavad, nagu päris mängus palle vastase väravasse jooksutavad ning oma väravat kaitsevad. Ja vahel satuvad keset platsi rüselusse ka, nagu profid ikka. Kas aga oskavad pealtvaatajad aimata, missugust pühendumust, kannatlikkust, aega, oskust tegeleda detailidega, ajutrenni, meeskonnatööd ning katsetamist nõuab ühe sellise roboti valmistamine ning arendamine?

„Robotexi võistlusaladest on jalgpall kõige loovam ja mitmekesisem. Robotite jalgpall on nagu male, kus ükski partii ega mäng kunagi ei kordu, iga matš on täis ootamatusi. On väga palju võimalikke mänguolukordi ning programmeerimise seisukohalt puuduvad piirid, kui kõrgele tasemele saab roboti intelligentsi tõsta. Oli aeg, kui jalgpallis võitis kiireim ja töökindlaim robot. Viimastel aastatel võidab pigem see robot, kelle IQ on kõrgem - strateegia ja roboti õiged otsused väljakul loevad,“ ütleb Erik Kaju. Ja lisab, et robotiehitajale tuleb kasuks võime öösel mitte magada. „Enne võistlusi „kütame“ ikka öö läbi.“

„Robootika võimaldab luua reaalses maailmas tegutsevaid masinaid,“ ütleb Valdur Kaldvee. „Programmeerimine ei piirdu siin muutustega arvutiekraanil, vaid sellel on reaalne füüsiline väljund.  Robotijalgpallis võib teha suhteliselt lihtsa roboti või ka väga keerulise. Ka lihtsal robotil on võimalik mõni pall väravasse lüüa. Võistlusülesande kiiremaks lahendamiseks peab kasutama videotuvastust, mis on oma olemuselt tunduvalt keerukam ja nõuab roboti programmeerijatelt rohkem oskusi.“

IMG_3297.jpg

Pool aastat higi, verd ja pisaraid

Üldiselt koosneb robot mehaanikast, elektroonikast ja tarkvarast. Missugune on ühe roboti valmimise hind, või täpsemalt  – arenduse hind, sest igaks võistluseks ei ehitata nullist uut robotit, vaid täiustatakse-arendatakse olemasolevat?

„Jalgpalliroboti valmimine võtab aega niipalju, kui palju on aega meeskonnal roboti loomisele panustada. Minimaalselt siiski pool aastat,“ ütleb Indrek Tamm. „Hea, kui meeskonnas kõik oskaksid natuke kõike, aga igaühel oleks mõni valdkond, millega talle rohkem meeldib tegeleda, näiteks elektroonika, mehhaanika või programmeerimine. Eesmärk on ikkagi tegemise käigus õppida, samas on hea, kui meeskonnas on mõne valdkonna tõsiseid huvilisi. Tähtis on jaotada arendusprotsess osadeks, mida saab eraldi testida. Keeruline on väiksemad osad nagu mootorid, kaamerad, mikrokontrollerid, roboti kere, emaplaat siduda operatsioonisüsteemi ja seal jooksva robotikoodiga.“

„Robotexil jalgpalli mängiva roboti tegemine ja testimine tähendab umbes kuus kuud õhtuti roboti kallal tegutsemist,“ kinnitab ka Valdur Kaldvee. „Meeskond koosneb  IT Kolledži robootikaklubi liikmetest, kelle jaoks võistlusrobotite ehitamine on huvitav väljakutse. Roboti ehitamisel lähtume enda varasematest kogemustes ja loomulikult uurime, kuidas teised mujal maailmas on sarnaseid probleeme lahendanud.

Kõige keerulisem on saada kõik masinda osad koos tööle. Oluline on, et nii mehhaanika, elektroonika kui ka tarkvara töötaksid ühtse komplektina, ühe viga halvab tavaliselt kogu roboti võimekuse ülesannet edukalt täita.“

Valdur rõhutab ka testimise olulisust, mis võtab suurema osa ettevalmistusest ning mille jaoks on IT Kolledži robootikaklubisse ehitatud ka võistlusnõuetele vastav jalgpalliväljak.

Võistlusel on pinges nii meeskond kui robotid

Aga ühel hetkel on robot võistluseks valmis ja võistluspäev ise käes. Närv on kõigil sees, nii võistlejatel-meeskonnaliikmetel kui ilmselgelt ka robotitel, miks siis muidu mõni robot võistluse avavilet kuuldes liikumise asemel hoopis paigale tardub või asub agaralt palli veeretama o m a värava suunas.

„Avavilega on nagu raketi stardiga kosmosejaamas, countdown'i ajal kunagi ei tea, kas rakett tõuseb ikka õhku või plahvatab. Vahel ei saa robot kohtuniku stardisignaali kätte ning jääbki väljaku nurgas seisma. Vahel on masinnägemise värvid paigast ära ning robot kompab väljakul nagu pime. Vahel tuleb ette inimvigu, näiteks robot seadistatakse enne mängu valesti ning ta ründab oma väravat,“ ütleb Erik Kaju. „Teine emotsionaalselt raske moment on tugevad kokkupõrked teiste robotitega. Robotil on peal palju haruldasi elektroonilisi/mehaanilisi komponente, mida Eestist osta ei ole võimalik või mis on ainueksemplaris käsitsi valmistatud. Igal võistlusel näeb meeskondi, kelle robot on tehnilise rikke tõttu sunnitud võistluse pooleli jätma. Robotexil on nähtud suitsu ja tossu, on nähtud ka lausleegiga põlevat robotit. Robotid vahel surevad kangelaslikult võistlustules, selline see ala ongi. Vastupidava ja töökindla roboti ehitamine on kunst.“

Indrek Tamme sõnul oli 2015. aasta Robotexil jalgpalli avahetk veel eriti pingeline, kuna uuendusena sisse toodud robotite start-stopp kontrollpuldi abil õnnestus robotit umbes 85% tõenäosusega esimesel katsel käivitada. „Ootamatu ja raske ongi, kui robot kohtuniku stardisignaali peale liikumatult väljaku nurka seisma jääb. Põnev on robotit enne mängu algust ette valmistada - on vaja valida näiteks vastase värav ja kalibreerida kaamera värve, et oleks võimalik väljakul erinevat värvi objekte pilditöötlusega täpsemalt tuvastada.“

„Alati on põnev jälgida, kui robot töötab võistluse käigus täpselt nii nagu ette nähtud. Viimasel võistlusel tõi meile teise koha kindlasti roboti töökindlus,“ sõnab Valdur Kaldvee.

Kõrgkool ei tähenda üksnes loenguid

Nagu öeldud, on Indrek Tamm, Valdur Kaldvee ja Erik Kaju lõpetanud – küll erinevatel aastatel – IT Kolledži infosüsteemide arenduse eriala ja kõik kolm tegelesid õpingute kõrvalt robootikaga. Üks toetas teist?

„Robotite ehitus on olnud unistus lapsest saati,“ ütleb Erik Kaju. „Ühel päeval astusin läbi IT Kolledži robootikaklubist ning sinna ma jäingi. Mind köitis robootikaklubi eriline atmosfäär - väga palju tarku inimesi, vanemad tegijad juhendavad nooremaid, igaüks arendab midagi, mida kunagi varem pole ehitanud. Inimesed arenevad ja õpivad, mõnus on vaadata.“ Ka Indrek Tamm ja Valdur Kaldvee rõhutavad, et robootika juurde viis neid ikkagi huvi; ilma huvita ei juhtu siin ilmas midagi.

„Robootikaga tegelemine aitas erinevates ainetes uusi seoseid luua ning toetas hästi ainete omandamist. Näiteks erinevate programmeerimiskeeltega tutvumine, aga laiemalt ka vahetu kogemus kõigi meeltega tajutava reaalajasüsteemi loomisel mõjutas infosüsteemide arenduse eriala omandamist igati soodustavalt,“ sõnab Indrek Tamm.

„IT-eriala õppurile annab robootikaga tegelemine praktilise kogemuse, kuidas reaalset süsteemi programmeerida.  Roboti programmi korral peab olema loodud kogu süsteem ja kaetud kõik piirsituatsioonid. Kui midagi on jäänud kahe silma vahele, siis avaldub see varem või hiljem roboti käitumises. Põhjaliku testimise eesmärgiks ongi leida ja parandada kõik vead enne võistlust,“ ütleb Valdur Kaldvee.

IMG_3302.jpg

Tasub valida laia matemaatika riigieksam

Robootikaga tegelemisel ei ole reeglit, et edukad on kindlasti tehnika- ja IT-huvilised meessoost tudengid. Robotit võib suurepäraselt ehitada ka filoloogist habras tütarlaps, peaasi, et endal on asja vastu huvi. Kasuks tuleb ka, kui abituriendina valida laia matemaatika riigieksam, ja mõned iseloomuomadused. „Kärsitutele inimestele, kes soovivad kiirelt midagi valmis teha ja kohe lõpptulemust näha, robootikaga tegelemine kõige eelistatum ajaviide ilmselt ei ole. Küll aga neile, kes tunnevad naudingut samm-sammult suurte eesmärkide poole liikumisest ja ei kohku ka ajutistest tagasilöökidest. Robootikaga tegelemine arendab oskusi mitmes insener-tehnilises valdkonnas: elektroonika, mehhaanika, tootedisain, infosüsteemide analüüs, arendus, testimine ja administreerimine. Inimvõimetest arenevad kindlasti analüüsivõime, probleemide lahendamise oskus, keskendumisvõime, mälu, suhtlemisoskus ja pingetaluvus,“ ütleb Indrek Tamm kokkuvõtteks.

Fotod: robotivõistlus Robotex 2015. Autori fotod.

Samal teemal:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Harno logo