עוברים לקוד פתוח ברובוטיקה

קבוצה ישראלית הצליחה להתברג לתחרות שערכה DARPA בפיתוח רובוט אוטונומי לחילוץ והצלה. במסגרת הפרויקט התנסו החוקרים בעבודה עם סביבת הקוד הפתוח ROS, המיועדת לפיתוח רובוטים. פרופסור הוגו גוטרמן מאוניברסיטת בן גוריון שהוביל את הקבוצה, אומר כי מדובר על סביבת פיתוח שתשנה את עולם הרובוטיקה

הצוללת האוטונומית (היא אינה חלק מהתחרות) שפותחה באוניברסיטת בן גוריון באמצעות סביבת ROS

קבוצה ישראלית בהובלת פרופסור הוגו גוטרמן מאוניברסיטת בן גוריון העומד בראש המעבדה לרובוטיקה אוטונומית (מר"א), הצליחה להתברג לתחרות שערכה DARPA (הסוכנות למחקרים ביטחוניים מתקדמים של ארה"ב) תחת השםThe DARPA Robotics Challenge.  מדובר על תחרות שקיימה הסוכנות בין קבוצות שונות מכל העולם אשר מטרתה לפתח רובוטים לחילוץ והצלה של בני אדם מאזורי אסונות. "הרעיון בתחרות היה להתמודד עם שלושה תרחישים שונים. שהרובוט ילך בתוואי שטח מאתגר הכולל בוץ, שלוליות, בורות וכו'. שהוא יקח צינור, יחבר אותו לברז ויפתח את המים. והשלישי שהרובוט יכנס לרכב וינהג. את כל זה הרובוט אמור לעשות עצמאית", מסביר פרופסור גוטרמן.

בקבוצה הישראלית שותפים מהתעשייה והאקדמיה, והיא כוללת את תע"א, חברת קוגניטים (cogniteam.com), והאוניברסיטאות בר אילן, טכניון ובן גוריון. כמו כן, הפרויקט קיבל מימון ממפא"ת במשרד הביטחון (המינהל למחקר, פיתוח אמצעי לחימה ותשתית טכנולוגית) אשר גורמים מטעמו ליוו את הפרויקט. בנוסף לאנשי התעשייה, עבדו מטעם האקדמיה על הפרויקט 20 חוקרים בכירים ו-40 סטודנטים. העבודה על הפרויקט נמשכה כתשעה חודשים ומדובר על אחד מפרויקטי הפיתוח המהירים ביותר בתחום הרובוטיקה שנעשו בארץ.

"התחרות נערכה בשבוע שעבר ועכשיו בודקים את התוצאות. לשלב הראשון של התחרות עלו 26 צוותים מתוך 40 שנרשמו מכל העולם, ובשלב הבא ישארו 20. כפי שזה נראה עכשיו, אנחנו בעשירייה השנייה וכנראה לא עולים לשלב הבא. היות ומדובר על רובוט שהפעלנו מהארץ, מרבית הבעיות היו באינטגרציה", אומר פרופסור גוטרמן.

"כל קבוצה קיבלה אשכול של 4-5 מחשבים. אחד לסימולציה, שניים לפיתוח ושניים לממשקי תקשורת. דרפ"א רצו שההפעלה תעשה בשיהוי (Latency) של 500 מילי-שניות. זה היה התנאי שלהם".

לדברי פרופסור גוטרמן, מדובר על פריצת דרך בצורה בה מפתחים רובוטים. "עד היום כל פיתוח רובוט היה עבור פרוייקט מסויים", מסביר פרופ' גוטרמן. "במסגרת התחרות השתמשנו במערכת (ROS (Robot Operating System שהיא מערכת הפעלה בקוד פתוח לעולם הרובוטיקה ובמערכת Gazebo המשמשת לסימולציית עולם המאפשרת בדיקה כיצד הרובוט יתנהג בסביבה אמיתית. שתי הפלטפורמות הללו פורצות דרך מכיוון שמהיום אתה לא צריך לבנות כל רובוט מחדש. במקום זאת, כל קבוצת פיתוח עם התמחות (חשמל, מדעי המחשב, מכונות) יכולה לבנות מודלים עבור הרובוט, וכל מודול כזה אפשר לשכפל לרובוט אחר, והכל בקוד פתוח.

"בדרך כלל בונים מערכות אוטונומיות לפי פרוייקט. קודם חומרה ואחר תוכנה. ויש קושי להעביר מודולים מפרויקט אחד לשני. בשיטה החדשה אתה נמצא במערכת אינטגרטיבית. אתה יכול להעביר מודולים בין מערכות שונות שעובדות עם ROS. מדובר על פלטפורמה שבה המודלים מפרסמים הודעות כדי לתקשר אחד עם השני, או לחילופין מבקשים מידע אחד מהשני.

"פלטפורמת Gazebo מאפשרת למפתחים לערוך סימולציות אמיתיות של הרובוט בסביבת העבודה המיועדת, מבלי לבנות מודל פיזי. כמו כן, השילוב בין ה-ROS ל-Gazebo מאפשר העברת מודולים מהפיתוח ישירות לסימולציה בצורה חלקה, ומשם לרובוט הסופי. כל זאת, בלי לצור פער בין הסימולציה למערכת הסופית כפי שקיים היום.

"באוניברסיטת בן גוריון כבר פיתחנו צוללת רובוטית מבוססת על מערכת ROS. אבל זה לא רק הזמן שאתה פיתוח שאתה חוסך באמצעות הכלים האלו. זה גם האפשרות לשתף פעולה בצורה מלאה וכמעט סימולטנית בין גופי פיתוח שונים. במהלך תשעה חודשים עבדו על הפרוייקט של התחרות גופים מסחריים ואקדמיים עם צוותי פיתוח של עשרות אנשים והכל התנהל בשיתוף מידע מלא. כל אחד פיתח את המודולים בתחום ההתמחות שלו וכולם נהנו מהמודלים של כולם. לא רחוק היום שכל ארגון שיזמין פיתוח של רובוטים, יכניס לבקשה שלו דרישה מנדטורית להשתמש ב-ROS".

גורמים במפא"ת המכירים את הפרויקט מקרוב, אמרו לאתר ישראל טק כי מדובר בקפיצת מדרגה בפיתוח רובוטיקה בישראל ובעולם אודות לסביבת הפיתוח ROS וסביבת הבדיקות Gazebo. אותם גורמים אמרו כי לעומת מציאות בה יש כ-40 שפות שונות לתחום הרובוטיקה, העובדה שאפשר לפתח קוד פתוח גנרי לרובוטים תקדם את הרובוטיקה בצורה יעילה. כמו כן, אמרו אותם גורמים כי המטרה היא לשמר את שיתוף הפעולה שנוצר בעקבות התחרות של דרפ"א בין האקדמיה לתעשייה בכל הקשור לפיתוח עתידי של פרוייקטים בתחום הרובוטיקה.

"מעבר לתרומה למדינה ולתעשייה, זה השיתוף פעולה הזה גם תורם ללימודים של התחום", אמר פרופ' גוטרמן. "זו פעם ראשונה שיש כלי המאפשר לעשות סימולציות ולהשתמש בקוד פתוח. אם לדוגמא יש מישהו מהנדסת מכונות שצריך לפרויקט שלו יכולות עיבוד תמונה, הוא יכול פשוט להשתמש במודולים הקיימים ב-ROS. אני מאמין שכל האוניברסיטאות יתחילו להשתמש ב-ROS בשנתיים הקרובות ויהיו סטודנטים שיפתחו מומחיות בכלים האלו. זה יהפוך את המחקר ברובוטיקה להרבה יותר עשיר.

שיתוף פעולה בין רובוטים

יתרון נוסף שיש בסביבת הפיתוח ROS, הוא היכולת לאפשר לרובוטים לדבר אחד עם השני. אחת המגמות כיום בעולם הכלים הבלתי מאוישים היא פיתוח של נחילי רובוטים (Swarm robotics), והאפשרות שכל מודל ישתף מידע עם מודל אחר, מתאימה כמו כפפה למגמה זו. "ארכיטקטורת ROS בנויה מבלוקים המספקים יכולת מסיומת כמו הליכה או ראיה, והם יכולים להעביר מידע אחד לשני על ידי הודעות. זה מפשט את הפיתוח למשל של מזלט"ים שיוכלו לדבר אחד עם השני.

לגבי פיתוח רובוטיים מסחריים לחילוץ באזורי אסונות, המטרה של התחרות של דרפ"א, אומר פרופ' גוטרמן שזה בהחלט צעד בכיוון, אבל יש עוד כברת דרך טכנולוגית. "הדבר החשוב זה לא הרובוט המחלץ, אלא הוכחת יכולת של כלים כמו ROS ו-Gazebo המאפשרים שיתוף פעולה בין שחקנים שונים בתחום פיתוח רובוטיקה. עם הכלים הללו, כל אחד יכול להיות שחקן ולפתח מודולים שאחרים ישתמשו. בטווח הקצר יהיה מעניין לצור שיתוף פעולה בין רובוטים באוויר ובקרקע. סביבת ROS גם תשים לסוף למציאות בה כל פרוייקט מתחיל מאפס. יהיו מודולים שאתה פשוט תוכל להשתמש ולהוסיף עליהם".

אין ספק כי השימוש בסביבת קוד פתוח בעולם הרובוטיקה, יקל מאד גם על צה"ל שרוכש רובוטים שונים מספקים שונים, כאשר כל אחד מנסה לעגן את התלות בו באמצעות שימוש בקוד סגור ומוגן ב-IP. המעבר לקוד פתוח ומודולים גנריים, יחייב את הספקים של משרד הביטחון לעבוד בסביבה שיתופית, כאשר הכוח הצרכני נשאר בידי המשרד בלי תלות בספק מסוים.

הכתבה פורסמה לראשונה באתר ישראל טק - אתר הטכנולוגיה מבית ישראל דיפנס