Nr. 1/2006


Üksainus küsimus
Milleks ROBOTEX?

Miks korraldatakse maailmas hulgaliselt
robotivõistlusi ja miks on vaja Eestil oma Robotexi?

Vastab Tallinna Tehnikaülikooli Arvutiteaduse instituudi doktorant ja Küberneetika Instituudi teadur JUHAN ERNITS


Maailmas korraldatakse igal aastal sadakond robotite omavahelist mõõduvõtmist. Nende hulgas on nii iga-aastaseid üritusi kui ka niisuguseid, mis on mõeldud mõne konkreetse eesmärgi saavutamiseks. Paljud lugejad on ehk kuulnud Robotexist, kuid märksa suuremad ja ülemaailmset tähelepanu pälvinud on näiteks Robocup ja Eurobot. Piiritletud eesmärgile pühendatud ettevõtmiste näiteks võiks tuua NASA Centennial Challenges (sajandi väljakutsed) ja Darpa Grand Challenge võistlused.


Milles robotid võistlevad ja millised on võistlustingimused?

Robotivõistlused võib jagada kahte põhimõtteliselt erinevasse klassi: autonoomsete robotite võistlused ning kaugjuhitavate robotite võistlused. Autonoomsed robotid peavad võistlusel ilma inimese abita hakkama saama ehk lisaks enda liigutamisele peavad nad ümbritsevat maailma tunnetama ning saadud signaalide põhjal välja mõtlema, kuidas seatud sihte saavutada. Rohkem kui pooled suurematest ning enamik ülalnimetatud võistlustest kuuluvad siia klassi. Kaugjuhitavate robotite klassis jääb kogu mõtlemine kaugjuhtimispulti käes hoidva piloodi teha, seega on põhirõhk vastava mehaanika ja elektroonika ehitamisel. Paljudel siia klassi kuuluvatel võistlustel tuleb vastase robot kas lihtsalt areenilt minema ajada või siis vähemal või rohkemal määral katki teha. Kahtlemata leidub ka mitmeid märksa leidlikuma sihiga kaugjuhitavate robotite mõõduvõtmisi, näiteks allveerobotite omad, kuid käesoleva jutu põhirõhk on just võistlustel, mis eeldavad autonoomsete tehisisendite iseseisvat toimetulekut võistluskeskkonnas.

Robotitel tuleb võistlustel täita erinevaid ülesandeid. Mõnel regulaarsel võistlusel, näiteks Robocupil, korduvad aastast aastasse sarnased ülesanded, teistel, näiteks Eesti Robotexil ning üle-euroopalisel Eurobotil, püstitatakse reeglina iga kord uus ülesanne.


Robotex

Robotex on Tallinna Tehnikaülikooli, Tartu Ülikooli ning Infotehnoloogiakolledži ühisel jõul korraldatav robotiüritus. Võistlejateks on oodatud eelkõige ülikoolide ja rakenduskõrgkoolide tudengid, kuid ka keskkoolide esindajad ja entusiastid väljastpoolt haridussfääri.

2005. aastal toimus järjekorras juba viies Robotex, kus ülesanne sisaldas mitmekorruselise hoone läbivaatust põrandale kleebitud musta joont jälgides, hoones tinglike isoleerpaelast kannatanute avastamist ning kõige kõrgemale korrusele lõksu jäänud mängukaru päästmist soovitavalt lühimat teed pidi. Võrdluseks, esimesel aastal jälgisid robotid musta joont ning pidid joonele asetatud takistustest mööduma; teisel aastal tuli Robotex Openi raames väljakult valgete ja mustade pallide hulgast mustad pallid väljaku ühte nurka kokku koguda; kolmandal aastal pidid robotid läbima lihtsa labürindi ning seejärel avastama ja märgistama konservipurkidest “miinid”; neljandal aastal tuli võistlusväljakul üles leida ja ümber keerata poolenisti valgeks ja poolenisti mustaks värvitud plekkpurgid.

Ülesannete arengutendents näitab, et võistlejatelt oodatakse toimetulekut üha keerulisemate tingimustega. 2005. aastal oli tegemist Robotexi viie aasta raskeima ülesandega nii mehaanika kui ka tarkvara vaatenurgast. Raskemate ülesannete lahendamine on saanud võimalikuks, kuna targemaks on saanud nii robotiehitajad kui ka nende juhendajad, täienenud on tehnilised võimalused ning toimib teadmiste ja kogemuste edasiandmine vanematelt tegijatelt värskematele. 2005. aasta Robotexil oli lisaks veel üks eesmärk. Nimelt sisaldas ülesanne Robocup Junior päästmisülesande teemat, eesmärgiga ärgitada osalema ka keskkoolidest pärit meeskondi. Robocup Junior on Robocupi raames toimuv kooliõpilastele mõeldud ülemaailmne robotite võistlus. Siinkohal on sobiv ära märkida, et kuigi seda üritust ei korraldata sugugi igal aastal Euroopas, peetakse Robocup 2006 14.–20. juunil Bremenis, Saksamaal.


Robocup

Robocup on robotite jalgpallile pühendunud üritus, mille üheks loosung-eesmärgiks on aastaks 2050 lagedale tulla täiesti autonoomsete robotite võistkonnaga, mis suudaks võita inimeste maailmameistrite võistkonda. Taoline ülesandepüstitus võimaldab aastate lõikes katsetada ja võrrelda erinevate tehnoloogiliste lahenduste otstarbekust, toetades sel moel uuendust ja teadusuuringuid. Ühe praktilisema robotiloome väljundina toimub Robocupi raames lisaks eri kategooriates jalgpalli mängimisele ka päästmisvõistlus Robocup Rescue, kus robotitel tuleb mitmekesi kaardistada keerukat ja muutuvat keskkonda, avastada seal kannatanute asukohti ning hinnata nende seisundit näiteks liigutuste, südametegevuse ja/või süsihappegaasi väljahingamise põhjal. 2006. aastal on esmakordselt kavas ka Robocup@Home üritus, mille eesmärk on luua kodukasutuses otstarbekaid roboteid.

Kesk- ja põhikooliõpilastest robotiehitajatele on orienteeritud Robocup Junior, mis omakorda jaguneb jalgpallivõistluseks, tantsuvõistluseks ja ülalmainitud päästmisvõistluseks.


Mida annab roboti ehitamine robotiehitajale?

Robotiehitaja peab lahendama ühe konkreetse ülesande tehniliste vahenditega, mida ta tunneb või suudab etteantud ajaga tundma õppida ja mis on talle kättesaadavad. Kuna roboti ehitamine eeldab nii mehaanika ja elektroonika tundmist kui ka roboti ajuks oleva arvuti programmeerimise oskust, siis on tegemist mitut valdkonda hõlmava inseneriülesandega. Seega on võistkondlik võistluseks valmistumine suurepärane võimalus erinevate erialade inimeste kokkuviimiseks. Tegijad on ise öelnud, et Robotex on andnud neile reaalse ettekujutuse, kui palju või vähe nad tegelikult oskavad. Seega aitab võistlusest osavõtt tegijatel täpsemalt hinnata oma võimeid ja ka tehniliste vahendite võimalusi. Lisaks on avastatud, et roboti tajuritelt laekuv teave ümbritseva kohta ei vasta tihti ehitajale väljastpoolt paistvale, mistõttu ei saa roboti “meeli” ilma andmeid kontrollimata täielikult usaldada. Samuti on saadud hulganisti kogemusi, kuidas järgmine kord asju paremini teha ning millised on ehitatud roboti nõrgad kohad. Paljud osavõtjad on pärast võistlust tõdenud, et roboti programmeerimiseks jäi liiga vähe aega. Järelikult saavad robotivõistlusel osalejad lisaks tehnilistele kogemustele ka väärtusliku projektitöökogemuse.


Mida annab robotite ehitamine ühiskonnale?

Nõustun täielikult tehnokrati ja Robotexi entusiasti Peeter Marveti arvamusega (EPL 26.11.2005), et Robotexi-laadsed ettevõtmised toimivad positiivse tõukena sisemajanduse koguproduktile. Robotiehitajad kujutavad pärast võistlust palju paremini ette, milliseid probleeme võib tekkida reaalse maailma tunnetamisel ja mõjutamisel tehisseadmetega. Sellised kogemused on väärtuslikud nii olemasolevate seadmetega toimetulekul kui uute loomisel. Kui vaatame enda ümber, näeme, et meid ümbritsevate seadmete hulgas leidub juba praegu ohtralt robotitele iseloomulike joontega isendeid. Näiteks omaniku kõnnakut ära tundev mobiiltelefon või siis hübriidauto, mis liikumiskiirust, aku täituvust ja pedaalide asendit arvestavalt bensiini- ja elektrimootorit sisse ja välja lülitab. Päris omapäi meie ümber toimetavaid aparaate on praegu siiski veel vähe, näiteks mängukoer Aibo või Jaapanis 2005. aasta detsembris esimese seeriapartiina tellijateni jõudnud Wakamaru, millesse on programmeeritud lisaks sekretäri ja turvamees-majavalvuri funktsioonidele ka teataval määral ulakust, näiteks mõne spontaanse tantsu või laadija juurde saatmise ja vakka olemise käsu ignoreerimise näol. Ehk võib siinkohal tuua paralleeli arvutustehnika arenguga? Eelmise sajandi viiekümnendatel oli maailmas arvuteid vaid käputäis ja iga protsessoritsükkel maksis hulga raha, ent nüüd kannavad paljud meist tolleaegsetest tunduvalt suuremate ressurssidega rehkendusmasinaid taskus kaasas. Praegu elame ajastul, kus robotid hakkavad tööstusest, kus nad on oma otstarbekust tõestanud, üha rohkem meie igapäevaellu tulema, et pakkuda meelelahutust või abistada tegevustes, mida inimesed ei saa või ei taha teha. Näiteks võib siinkohal tuua kurke rohiva roboti, mille tegevuse tulemusel saab loobuda keemilistest umbrohuhävitajatest ning sedasi säästa nii loodust kui kurke tarbivate inimeste tervist.

Kui Robotexi-laadsed üritused on rohkem haridusliku ja valdkonda teadvustava suunitlusega, siis Robocup, NASA Centennial Challenges ja Darpa Grand Challenge on otseselt uuendusele suunatud ettevõtmised, mis koondavad hajali paiknevad teadmised ja oskused korraga ühe ülesande lahendamisele. Robocup on üheskoos toimivate robotite katsepolügoon, NASA sajandi väljakutsed on sisuliselt teetähised kosmosetehnika arendamisel, mis lisaks suurele teaduslikule tähtsusele võivad inimkonnale vägagi praktilise väärtuse omandada, võimaldades näiteks mõne avakosmoses ringi uitava, kuid Maal elu ohustava asteroidi Maast mööda juhtida. Darpa Grand Challenge, mida finantseerib Ühendriikide kaitseministeerium, ja mille raames läbis kiireim juhita maastur 2005. aastal pisut vähem kui 7 tunniga mägistel kõrbeteedel 212 km pikkuse raja, on näide sellest, kuidas tööriist ega leiutis ei ole süüdi selles, milleks inimene seda kasutada kavatseb.

Inimühiskonnal üldisemalt lasub uute aparaatide leiutamise lõbu ja valu kõrval tõsine ülesanne välja mõelda, kuidas uuenevates tingimustes toime tulla, tagades inimestele inimväärse elu ja austades samas ka oma masinatest abilisi. Loodetavasti jätavad robotid meile, inimestele, edaspidi rohkem aega oma tegude üle järele mõtlemiseks.

Tahaksin siinkohal tänada Robotexi entusiasti Raimond Luhti, kes aitas vaidluste ja aruteludega käesoleva vastuse kirjutamisele tublisti kaasa ning kes oli Robotex 2005 võistluspolügoonide peaarhitekt.


LOE VEEL

Robotexi koduleht: www.robotex.ee

Võistluse Robocup koduleht: www.robocup.org

Robootika perspektiividest vt ka Madis Listak, "Quo vadis robot?" Horisont 4/2005

Pikem nimekiri robotivõistlustest: http://robots.net/rcfaq.html