Проекты

Шаг на пути к антропоморфным роботам

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Интеллектуальные робототехнические системы, беспилотные аппараты» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Робототехника
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2009
Предметы: Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Робототехника в современном мире приобретает всё большую популярность. С каждым днём вычислительная мощность микроконтроллеров растёт. В России робототехника менее популярна, но также набирает обороты. Всё больше роботизированных устройств можно встретить в бытовой жизни: роботы-пылесосы, «умные» телефоны, «умные» часы и т. д. Отдельное внимание стоит уделить антропоморфным роботам. Они набирают популярность из-за того, что человеку проще взаимодействовать с себе подобными созданиями.

Цель

Разработать и создать роботизированную голову, которая может распознавать предметы, а также синтезировать речь.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Raspberry Pi 3b+
  • Сервоприводы
  • Камера для Raspberry Pi b+
  • Соединительные провода
  • Источник питания
  • 3D-принтер
  • Пластик
  • Компьютер

Описание

Автор представил интересное исследование и практическую реализацию. Историческое исследование содержало анализ информации о человекоподобных роботах, о существующих решениях данной задачи. Практическая реализация разделилась на несколько этапов: подбор технического обеспечения, разработка механизмов, написание кодов. На первом этапе проведён анализ имеющегося оборудования для реализации поставленной цели, изучены технические возможности этого оборудования и способы подключения для реализации задуманного устройства. Далее автор проекта разрабатывал голову и совершенствовал механизмы вращения головы для корректной работы устройства. Одним из самых трудоёмких этапов представленной работы стало написание и отладка программного кода для устройства на языке Python. Используя библиотеку OpenCV, программный код определяет, есть ли на видеоизображении лицо или нет. Если оно есть, то программа получает его центральные координаты, и посылает сигналы на сервопривод. Таким образом, сервопривод будет вращать свой вал до тех пор, пока центральные координаты лица не совпадут с центром изображения. После этого запускается подпроцесс с распознаванием речи. Была использована утилита Sopare. Для неё были дописаны скрипты, позволяющие запускать озвученный синтезатором текст в случае успешного распознавания заранее заученных фраз, таких как «Привет!», «Как дела?» и пр.

Результаты работы/выводы

Результатом работы стало устройство, напоминающее голову человека. Это устройство способно распознавать человеческие лица и некоторые заранее заученные человеческие фразы. Также оно способно реагировать на предмет и отвечать на некоторые вопросы.

Перспективы использования результатов работы

Данную разработку можно назвать обучаемой. Её память ограничена лишь физической памятью мини-компьютера Raspberry Pi. Разработку можно использовать в качестве робота-экскурсовода по различным музеям. Она может чётко и быстро что-то рассказывать.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИТУ МИСиС

Мнение автора

«Проект «Инженерный класс в московской школе» дал возможность ещё в школьные годы заняться серьёзным исследованием и практической реализацией задуманного. Конференция «Инженеры будущего» позволила представить эти труды на суд заслуженных экспертов, получить рекомендации и оценку сделанной работы»