Rozprávame sa s tímom Správa napájania pre Raspberry Pi, ovládanie robotickej ruky, ktorý vyhrali cenu za Najpoužiteľnejší projekt.
Povedzte nám o svojom projekte.
Náš projekt s názvom “Správa napájania pre Raspberry Pi, ovládanie robotickej ruky” sa venuje dvom oblastiam. Tím sme si rozdelili na dve podskupiny – Maroš s Martinom mali za úlohu vyriešiť správu napájania a Samuel, Oliver a Matúš sa venovali ovládaniu robotického ramena. Veľkou výhodou (a taktiež aj čírou náhodou) bol výber témy s problematikou ovládania robotického ramena, pretože Oliverova bakalárska práca sa zameriavala na konštrukčný vývoj a základné riadenie ramena. Opýtali sme sa nášho mentora a taktiež aj našej katedry, či je možné na tento účel rameno využiť. Po odsúhlasení sme sa naplno pustili do práce na projekte, konzultovali sme s mentormi a aj vzájomne medzi sebou v tíme.
Pre koho je váš produkt a ako konkrétne chcete svojim klientom pomôcť?
Vlastníkom produktu je pán Ing. Gabriel Grušovský, ktorý bol zároveň aj naším mentorom z firmy GlobalLogic. Cieľom bolo naprogramovať model robotického ramena, ktorý by umožňoval potenciálnemu klientovi presúvať objekty z pracovnej plochy snímanej kamerovým systémom do úložného priestoru nachádzajúceho sa vedľa ramena. Zároveň by pri neočakávanom výpadku elektrického prúdu pokračoval vo svojej činnosti, keďže by bol napojený na UPS obvod (UPS = Uninterruptible Power Supply).
Chcete vo vývoji produktu pokračovať?
Ako bolo spomínané v úvode, náš projekt vychádzal z bakalárskej práce, ktorá bola pôvodne považovaná za ukončenú. My sme avšak vytvorili nadstavbu a tá rozšírila funkcionalitu pôvodnej záverečnej práce. Takto upravený projekt už ale považujeme za finálnu verziu a ďalší vývoj nebude pokračovať.
Je na vašom projekte niečo, čo považujete za inovačné?
Myšlienka projektu síce nie je až taká prevratná, nakoľko tieto technologické postupy sú v dnešnom svete bežne používané. Za istú formu inovatívnosti však považujeme dosiahnutie pomerne nízkej cenovej relácie nášho produktu a to hneď z niekoľkých dôvodov – robotické rameno je vytlačené na 3D tlačiarni, použité komponenty sú cenovo dostupné a ako kamerový systém je použitý štandardný modul pre jednodoskové počítače Raspberry Pi. Je preto nenáročné náš produkt zreplikovať a použiť ho napríklad na prezentačné účely robotiky na školách.
Aký bol plán na začiatku a ako sa menil?
Zo začiatku po výbere témy sme nevedeli, čo všetko bude potrebné vyriešiť, keďže názov projektu bol “Správa napájania Raspberry Pi, ovládanie robotickej ruky” a popis projektu nebol bližšie špecifikovaný. Pri prvom stretnutí sme s pánom Ing. Grušovským prebrali bližšiu špecifikáciu a jeho požiadavky k projektu, ktoré zahŕňali vytvorenie obvodu neprerušeného napájania pre jednodoskový počítač Raspberry Pi (prvá časť projektu). Druhou časťou bolo vytvorenie robotického ramena v spojení s počítačovým videním, kde sme mali za úlohu navrhnúť jednoduchý proces vyhľadávania a presúvania objektov.
Aké technológie ste vybrali?
Knižnica OpenCV, Raspberry Pi, rozhranie socket, vlastný robotické rameno CUBITUS, vlastná knižnica kinematiky, vlastná knižnica pre riadenie motorov a vývojová doska Arduino a STM32.
Aké boli dôvody, prečo práve tieto technológie?
Časť projektu riadenie robotického ramena si vyžadoval použiť technológie počítačového videnia, ktoré nám poskytla knižnica OpenCV. Obrazový vstup bol spracovaný jednodoskovým počítačom Raspberry Pi. Rozhranie socket umožnovalo komunikáciu medzi klientskou aplikáciou operátora a serverovými aplikáciami ramena a kamery. Ako už bolo spomínané, veľkou výhodou bolo použitie robotického ramena CUBITUS z Oliverovej bakalárskej práce a poslúžilo ako vhodný základ pre náš projekt. Zaujímavosťou je, že pre riadenie ramena sme použili vlastnú knižnicu kinematiky naprogramovanú v jazyku Python a vlastné knižnice riadenia motorov pre vývojovú dosku STM32. V časti projektu pre správu napájania sa na riadenie použila populárna vývojová doska Arduino.
Aké technologické výzvy ste mali počas projektu?
Prvým veľkým problémom bolo vyhľadávanie objektov v pracovnej ploche, pretože existuje viacero metód, ako je možné tento cieľ dosiahnúť. Druhým problémom bol návrh stojanu kamery, tak aby mohol byť jednoducho integrovaný k spomínanému ramenu. Tretím problémom bol úchop objektov, nakoľko ten nebol súčasťou ramena. Posledným problémom bol samotný obvod napájania Raspberry Pi, pretože celá táto časť projektu je viac-menej zameraná na elektroniku a musela sa riešiť od základov.
Čo vás prekvapilo?
Najviac nás prekvapilo to, že sme stihli dokončiť tento rozsiahly projekt v takej forme ako sme ho odprezentovali, pretože okrem tohto projektu sme mali aj iné školské povinnosti.
Ako sa vám podarilo prekonať problémy
Problémy sme prevažne riešili samostatne. Nie vždy sa podarí vyriešiť problém v procese vývoja. Chce to čas a trpezlivosť, ktoré sú nevyhnutné, lebo v danom momente nemusíte prísť s vhodným nápadom. Vyhľadávanie objektov v rovine sme vyriešili hranovými operátormi a detekciou kontúr objektov. Stojan kamery si vyžadoval viac času na výrobu. Vytvorili návrh, následne zabezpečili konštrukčný materiál, ďalej nasledovala montáž spolu s osadením kamery a nakoniec musela byť vykonaná aj manuálna kalibrácia. Uchopovanie objektov sme mali v pláne spočiatku riešiť mechanicky, no po prehodnotení sme sa rozhodli vyriešiť tento problém jednoduchým spôsobom a to upevnením elektromagnetu na koncový bod ramena. Uchopované objekty však museli mať vo svojej vrchnej časti paramagnetický materiál – oceľový kus plechu. Návrh správy napájania obvodu začal naštudovaním si problematiky zdrojov nepreušeného napájania. Neskôr sme vytvorili logickú schému obvodu, ktorú sme rozdelili na menšie celky. Tieto celky sme postupne realizovali a testovali.
Ako sa vám pracovalo v tíme?
Tímová práca nebola veľkým problémom, pretože všetci sa poznáme už od začiatku štúdia na univerzite. Rozdelili sme si projekt na dva celky tak, ako bolo spomínané v úvode. Každý plnil svoju časť projektu v rámci možností. Po vytvorení jednotlivých častí sme ich spoločne integrovali do jedného celku. Navzájom sme komunikovali prevažne prostredníctvom online meetingov, no stretli sme sa aj niekoľkokrát osobne.
S kým ste na projekte spolupracovali a ako vám pomohli?
Počas realizácie projektu sme spolupracovali s pánom Grušovským a taktiež s pani prof. Zolotou, s ktorými sme sa v pravidelných týždenných intervaloch stretávali formou online stretnutí (meeting). Pomohli nám najmä ich skúsenosti a kritický prístup, ktorý nám dopomohol sfinalizovať naše celkové riešenie.
Čakali ste, že dosiahnete úspech? Ako to teraz vnímate?
Keďže sme mali ako jediný tím hardvérovo zameraný projekt, očakávali sme, že nás vyberú do finále. Samotná výhra nás avšak milo prekvapila. Myslíme si, že naše úsilie a čas investovaný do tohto projektu sa naozaj vyplatil a prinieslo nám to aj zopár nových skúseností.
Išli by ste do toho znovu?
Určite áno, počas práce na projekte sme ako skupina nadobudli nové skúsenosti a poznatky súvisiace s prácou v tíme. Každý z nás sa snažil proaktívne pristupovať k zadeleným úlohám podľa (pre nás dovtedy nepoznanej) metodológie SCRUM. Práve aj tento prístup nás naučil, ako k nášmu projektu pristupovať organizovane a vo väčšej miere plniť dohodnuté termíny. Z hľadiska náročnosti projektu to bola určitá výzva, ktorá vyžadovala zostaviť vlastné riešenie. Obe časti nášho projektu nám dali nové poznatky v riešenej problematike a projekt “Živé IT projekty” hodnotíme veľmi kladne nielen z pohľadu získaných znalostí a skúseností, ale aj z pohľadu prepojenia školy z praxou.
Čím by ste motivovali ostatných, aby sa tiež zapojili do tejto súťaže?
Určite novými skúsenosťami a znalosťami, ktoré každý člen tímu dokáže nadobudnúť prácou na tímovom projekte. Dôležité je ale aj zviditeľniť sa a získať tak v budúcnosti svoju vysnenú prácu – šikovných a perspektívnych ľudí si firmy určite všimnú.
