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ThinkPad Notebook devient Robot Brain

Avec l'Internet des objets et l'intelligence artificielle, la robotique contribue à transformer le monde dans lequel nous vivons. Il est facile d'imaginer le battage médiatique autour d'événements comme ABU Robocon, où des représentants d'universités et d'académies du monde entier découvrent quel robot peut accomplir la tâche dans le temps imparti.



L'équipe de mécatronique de l'Université de Kyoto a obtenu des résultats particuliers dans ce domaine: il a remporté le championnat étudiant japonais en 2019 et atteint les quarts de finale de l'ABU Robocon. Il convient de noter que dans le modèle créé par les étudiants, l'ordinateur portable ThinkPad X1 Carbon est utilisé comme «cerveau», qui analyse les données collectées à l'aide de capteurs. Nous avons rencontré certains membres du cercle et discuté de son histoire, de sa participation à des compétitions et de l'expérience d'utilisation des ordinateurs portables ThinkPad.

Comment est apparu le cercle mécatronique?


Le cercle a été organisé en 1995 pour participer aux championnats du Japon de Robocon étudiant. Cependant, en raison de la faible popularité et du budget limité, les étudiants n'ont visité que trois concours: en 2001, 2003 et 2005. Ils ont ensuite attiré l'attention sur d'autres tournois de robotique et obtenu de bons résultats:

"Trouver un atelier équipé pour un tel passe-temps n'est pas facile, donc le cercle est devenu juste une plate-forme réunissant ceux qui s'intéressent aux robots, aux circuits, à la programmation et à l'ingénierie mécanique", a déclaré Ryohei Morita, étudiant à l'Université de Kyoto et l'un des membres du cercle. - Nous nous réunissons en un seul endroit et par des efforts communs nous trouvons des fonds pour le financement, mais en fait, chacun est occupé par son propre projet. Nous ne nous disons pas toujours sur quoi nous travaillons. Au total, il y a environ 40 participants dans le cercle, dont la plupart étudient à la Faculté de génie, mais il y a des exceptions - par exemple, les pharmaciens. »

"Notre club est juste une plate-forme pour les personnes intéressées par la robotique, et c'est pourquoi il a pu atteindre ce niveau d'autonomie", a commenté le professeur Fumitoshi Matsuno.

M. Matsuno est le chef du laboratoire de mécatronique de l'Université de Kyoto, où des dispositifs intelligents sont développés à l'intersection de la mécanique, de l'électrotechnique et des systèmes de contrôle. Il agit également en tant que conseiller du cercle, aide à assurer le financement de la participation aux concours et s'occupe des questions administratives.

"Et qu'est-ce qui se passerait si?.."


«Nous nous sommes réunis pour regarder la diffusion en direct de Robocon 2018, et j'ai soudainement voulu y participer. J'ai exprimé cette idée pour le plaisir, et tout d'un coup, j'ai pris feu, même si nous n'avions pas assez de gens ou d'argent », se souvient Morita.

Compte tenu du budget limité, les étudiants ont décidé de solliciter le soutien financier d'anciens membres du club et ont progressivement rassemblé l'épine dorsale de la future équipe.

«Parmi nous, il y avait ceux qui comprenaient à la fois le matériel et les logiciels. Au moment où les règles officielles du tournoi ont été annoncées, nous avons pu constituer une équipe de 10 personnes », a expliqué le jeune homme.

La participation des gars à Robocon - 2019 a commencé avec la phrase aléatoire "Et si? ...". Et bien que les étudiants aient rencontré certaines difficultés, ils ont pu créer un robot à part entière et le mettre au concours. Le thème du tournoi a été désigné comme «Grand Uertu», inspiré du système de poste équestre mongol.

Les équipes ont utilisé deux robots au lieu de chevaux de courrier. Ils ont dû passer tous les obstacles et amener le "herege" (passe) à la ligne d'arrivée le plus rapidement possible. Dans le processus, ils ont également dû lancer une «marche» (dés), et le robot n'avait pas le droit de terminer l'itinéraire jusqu'à ce que le résultat souhaité soit obtenu.


Des robots se déplacent sur le territoire en évitant les obstacles (source: Ulan Bator, Mongolie, livre des règles du tournoi ABU Asia-Pacific Robot Contest, 2019).

Cerveau de robot


«Notre robot émet un rayonnement infrarouge dans toutes les directions et analyse les signaux reçus afin de calculer la distance aux obstacles les plus proches et de les contourner par eux-mêmes. Il y avait d'autres robots avec un système similaire lors du tournoi, mais nous avons seulement supposé utiliser l'ordinateur portable comme «cerveau» de l'appareil », a déclaré Kotaro Matsuoka, étudiant à l'Université de Kyoto et membre du cercle. «D'autres équipes ont utilisé des PC de petite taille, par exemple le Raspberry Pi, mais avec un ordinateur portable, vous disposez d'un écran complet et d'un clavier qui vous aident à résoudre à la volée les problèmes qui surviennent.

Je ne peux même pas y croire


Comparée à d'autres équipes, l'équipe mécatronique de l'Université de Kyoto semblait plus faible. Et lors des tours de qualification, et aux étapes du tournoi lui-même, il était évident que les événements ne se développaient pas du tout tels qu'ils étaient présentés.

"Dans les courses d'essai, certaines équipes ont montré des résultats qui ont dépassé les nôtres pendant 30 secondes ou plus, et leurs robots étaient sans aucun doute meilleurs", note Matsuoka. - D'abord, nous avons supporté le fait que nous n'avons pas eu de chance. Mais au final, chaque équipe a révélé ses propres problèmes, et c'est nous qui avons réussi à gagner. »


L'équipe du club mécatronique de l'Université de Kyoto, vainqueurs du tournoi étudiant japonais Robocon 2019.

Temps de mise à jour


Après avoir remporté le tournoi 2019, l'équipe a commencé à se préparer pour les compétitions ABU Robocon et a été confrontée à un problème grave - la puissance de calcul insuffisante du système. Afin de contourner les obstacles en temps opportun, ils doivent être «vus» en temps réel, et ce processus nécessite une énorme quantité de calcul. Par conséquent, les gars ont dû dire au revoir à leur ancien ordinateur portable ThinkPad et adopter le ThinkPad X1 Carbon moderne.

"Dès que nous avons remplacé l'ordinateur portable, tous les problèmes logiciels ont disparu instantanément", a déclaré avec un sourire Yuki Takezawa, un membre du cercle. - Quant au matériel, nous avons réussi à améliorer le résultat d'environ 35 secondes. Cela a permis aux tours de qualification de passer, mais pas aux finales. Cependant, les concours ont été suivis par des robots beaucoup plus technologiques, donc je suis satisfait des résultats. "


Le robot «voit» son environnement à l'aide de capteurs qui évaluent l'emplacement et la distance des obstacles sur la base des rayons infrarouges réfléchis.

Les gars ont pris la 8e place parmi 17 équipes participantes et ont reçu un prix pour le meilleur design. «Dans ce tournoi, les robots devaient lever et lancer les dés. Les juges ont été impressionnés par le fait que notre robot était le seul à avoir effectué les deux actions en utilisant le même mécanisme », note Matsuoka.


La solution originale, utilisant le même mécanisme pour saisir et lancer la «marche», a aidé l'équipe à obtenir un prix pour la meilleure conception du robot.

«Nous avons choisi le ThinkPad X1 Carbon pour de nombreuses raisons, mais l'essentiel était la prise en charge du processeur Intel Core de 8e génération - un processeur moderne capable de traiter de grandes quantités de données à grande vitesse», explique Takezawa. «Après une série d'expériences avec un ordinateur portable relativement récent prises à l'un des participants, nous avons évalué les résultats et réalisé l'importance de ce critère.»

Matsuoka a noté que l'ordinateur portable doit être capable de résister aux vibrations, aux secousses et aux chocs dus aux collisions, auxquels il est exposé pendant le mouvement du robot, donc la force et la fiabilité étaient un autre facteur important. De plus, le ThinkPad X1 Carbon se distingue par sa légèreté, sa conception rectangulaire classique et sa bonne marge d'autonomie - tout cela simplifie le processus d'installation et son utilisation dans la construction du robot. Un grand nombre de ports contribue à améliorer les performances du système en connectant des périphériques et des capteurs supplémentaires.


L'ordinateur portable Lenovo, monté sur l'une des surfaces du robot, aide à traiter les données des capteurs en plein mouvement.

«Bref, tout s'est déroulé exactement comme je m'y attendais. Nous avons encore une marge de puissance impressionnante et avons eu des opportunités supplémentaires grâce au logiciel. Au cas où, nous aurions pris un autre PC avec nous, mais nous n'en avions tout simplement pas besoin, car le ThinkPad X1 Carbon a géré les charges et réussi tous les tests », résume Matsumoto.

Chez Lenovo, nous croyons en un processus de «transformation intelligente» qui aide à connecter le présent au futur et à ses technologies avancées. Les robots créés dans le groupe mécatronique de l'Université de Kyoto en sont un excellent exemple, car ils sont créés à l'aide de solutions technologiques modernes, mais assez traditionnelles.

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