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Notebook ThinkPad se torna cérebro robótico

Juntamente com a Internet das coisas e a inteligência artificial, a robótica está ajudando a transformar o mundo em que vivemos. É fácil imaginar o hype em torno de eventos como o ABU Robocon, onde representantes de universidades e academias de todo o mundo descobrem quem é o robô que pode completar a tarefa no tempo previsto.



A equipe de mecatrônica da Universidade de Kyoto alcançou resultados especiais nesta área: ele venceu o campeonato de estudantes japoneses em 2019 e chegou às quartas de final da ABU Robocon. Vale ressaltar que no modelo criado pelos alunos, o laptop ThinkPad X1 Carbon é usado como o “cérebro”, que analisa os dados coletados usando sensores. Conhecemos alguns membros do círculo e discutimos sua história, participação em competições e a experiência do uso de laptops ThinkPad.

Como o círculo mecatrônico apareceu?


O círculo foi organizado em 1995 para participar dos campeonatos do Japão Student Robocon. No entanto, devido à baixa popularidade e orçamento limitado, os estudantes visitaram apenas três competições: em 2001, 2003 e 2005. Em seguida, chamaram a atenção para outros torneios de robótica e alcançaram bons resultados:

"Encontrar uma oficina equipada para esse hobby não é fácil, então o círculo se tornou apenas uma plataforma que une os interessados ​​em robôs, circuitos, programação e engenharia mecânica", disse Ryohei Morita, estudante da Universidade de Kyoto e um dos membros do círculo. - Estamos nos reunindo em um só lugar e, com esforços comuns, encontramos fundos para financiamento, mas, de fato, todos estão ocupados com seu próprio projeto. Nem sempre nos dizemos no que estamos trabalhando. No total, existem cerca de 40 participantes no círculo, a maioria dos quais estuda na Faculdade de Engenharia, mas há exceções - por exemplo, farmacêuticos. ”

"Nosso clube é apenas uma plataforma para pessoas interessadas em robótica, e é por isso que foi capaz de atingir esse nível de autonomia", comentou o professor Fumitoshi Matsuno.

O Sr. Matsuno é o chefe do Laboratório de Mecatrônica da Universidade de Kyoto, onde dispositivos inteligentes estão sendo desenvolvidos no cruzamento de sistemas mecânicos, de engenharia elétrica e de controle. Ele também atua como consultor do círculo, ajuda a garantir o financiamento da participação em competições e lida com questões administrativas.

"E se?.."


“Nos reunimos para assistir a transmissão ao vivo do Robocon 2018 e de repente eu quis participar. Expressei essa idéia por diversão, e de repente explodiu em chamas, embora não tivéssemos pessoas ou dinheiro suficientes ”, lembra Morita.

Dado o orçamento limitado, os estudantes decidiram solicitar o apoio financeiro de ex-membros do clube e gradualmente reuniram a espinha dorsal da futura equipe.

“Entre nós estavam aqueles que entendem tanto hardware quanto software. Quando as regras oficiais do torneio foram anunciadas, conseguimos montar uma equipe de 10 pessoas ”, afirmou o jovem.

A participação dos caras no Robocon - 2019 começou com a frase aleatória “What if? ..”. E, embora os alunos tenham encontrado certas dificuldades, eles foram capazes de criar um robô completo e colocá-lo em competição. O tema do torneio foi designado como "Grande Uertu", inspirado no sistema de correios equestres da Mongólia.

As equipes usavam dois robôs em vez de cavalos de correio. Eles tiveram que passar por todos os obstáculos e levar o "herege" (passe) para a linha de chegada o mais rápido possível. No processo, eles também tiveram que jogar uma “caminhada” (dado), e o robô não tinha o direito de concluir a rota até que o resultado desejado fosse obtido.


Os robôs se movem pelo território evitando obstáculos (fonte: Ulaanbaatar, Mongólia, livro de regras do torneio ABU Asia-Pacific Robot Contest, 2019).

Cérebro de robô


“Nosso robô emite radiação infravermelha em todas as direções e analisa os sinais recebidos para calcular a distância dos obstáculos mais próximos e contorná-los por conta própria. Havia outros robôs com um sistema semelhante no torneio, mas apenas imaginamos usar o laptop como o "cérebro" do dispositivo ", disse Kotaro Matsuoka, estudante da Universidade de Kyoto e membro do círculo. "Outras equipes usaram PCs de tamanho pequeno, por exemplo, Raspberry Pi, mas com um laptop você tem uma tela e um teclado completos que ajudam a resolver qualquer problema rapidamente."

Eu nem acredito


Comparado com outras equipes, a equipe de mecatrônica da Universidade de Kyoto parecia mais fraca. E durante as rodadas de qualificação, e nas etapas do próprio torneio, era óbvio que os eventos não se desenvolveram como eram apresentados.

"Nas corridas de teste, algumas equipes mostraram resultados que ultrapassaram os nossos por 30 segundos ou mais, e seus robôs eram sem dúvida melhores", observa Matsuoka. - Primeiro, toleramos o fato de não termos tido sorte. Mas no final, cada equipe revelou seus próprios problemas, e fomos nós que conseguimos vencer. ”


A equipe do clube de mecatrônica da Universidade de Kyoto, os vencedores do torneio estudantil japonês de 2019 Robocon.

Hora de atualizar


Depois de vencer o torneio de 2019, a equipe começou a se preparar para as competições da ABU Robocon e enfrentou um sério problema - poder insuficiente de computação do sistema. Para contornar obstáculos em tempo hábil, eles devem ser "vistos" em tempo real, e esse processo requer uma quantidade enorme de computação. Portanto, os caras tiveram que se despedir de seu laptop ThinkPad antigo e adotar o moderno ThinkPad X1 Carbon.

"Assim que substituímos o laptop, todos os problemas de software desapareceram instantaneamente", disse Yuki Takezawa, um membro do círculo, com um sorriso. - Quanto ao hardware, conseguimos melhorar o resultado em cerca de 35 segundos. Isso permitiu a passagem das eliminatórias, mas não as finais. No entanto, as competições foram assistidas por muito mais robôs tecnológicos, por isso estou satisfeito com os resultados ".


O robô "vê" seus arredores usando sensores que avaliam a localização e a distância dos obstáculos com base nos raios infravermelhos refletidos.

Os caras ficaram em 8º lugar entre as 17 equipes participantes e receberam um prêmio pelo melhor design. “Nesse torneio, os robôs tiveram que aumentar e rolar os dados. Os juízes ficaram impressionados que nosso robô foi o único que executou as duas ações usando o mesmo mecanismo ”, observa Matsuoka.


A solução original, usando o mesmo mecanismo para agarrar e atirar “andando”, ajudou a equipe a receber um prêmio pelo melhor design do robô.

"Escolhemos o ThinkPad X1 Carbon por várias razões, mas o principal era o suporte para a 8a geração do Intel Core - um processador moderno capaz de processar grandes quantidades de dados com grande velocidade", disse Takesawa. "Após uma série de experimentos com um laptop relativamente novo, retirado de um dos participantes, avaliamos os resultados e percebemos a importância desse critério".

Matsuoka observou que o laptop deve suportar vibrações, agitações e choques causados ​​por colisões às quais é exposto durante o movimento do robô; portanto, força e confiabilidade são outro fator importante. Além disso, o ThinkPad X1 Carbon é notável por seu peso leve, design clássico da caixa retangular e uma boa margem de autonomia - tudo isso simplifica o processo de instalação e o uso adicional na construção do robô. Um grande número de portas ajuda a melhorar o desempenho do sistema conectando dispositivos e sensores adicionais.


O laptop Lenovo, montado em uma das superfícies do robô, ajuda a processar os dados do sensor diretamente no processo de movimentação.

“Em resumo, tudo saiu exatamente como eu esperava. Ainda temos uma margem impressionante de energia e tivemos oportunidades adicionais graças ao software. Só para garantir, levamos outro PC conosco, mas simplesmente não precisamos, porque o ThinkPad X1 Carbon lidou com as cargas e passou em todos os testes ”, resume Matsumoto.

Na Lenovo, acreditamos em um processo de "transformação inteligente" que ajuda a conectar o presente com o futuro e suas tecnologias avançadas. Os robôs criados no grupo de mecatrônica da Universidade de Kyoto são um ótimo exemplo, porque são criados usando soluções tecnológicas modernas, mas bastante tradicionais.

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