Робот-курьер в браузере: PinPort запустил 3D-город для обучения на реальных скетчах Arduino

Российская команда PinPort выпустила браузерный 3D-симулятор города, в котором робот курьер R-D6 доставляет заказы из точки А в точку Б, а управляет им не игровой скрипт, а реальная прошивка Arduino Uno, исполняемая в эмуляторе микроконтроллера ATmega328P прямо на сервере.

До сих пор онлайн-лаборатория PinPort позволяла собирать схемы и программировать светодиоды и датчики. Теперь к платформе добавился полноценный виртуальный город с дорожной инфраструктурой и физикой столкновений. Для кружков робототехники это означает, что дети и взрослые могут отрабатывать навыки без дорогого оборудования и с гарантией одинакового результата на любом компьютере.

Что умеет симулятор?

• Настоящая прошивка вместо скриптов. Скетч Arduino компилируется на сервере через arduino-cli и исполняется покомандно в эмуляторе ATmega328P с частотой 16 МГц. Это не упрощённая «песочница», а полноценная эмуляция таймеров, ШИМ (широтно-импульсной модуляции, способа управлять скоростью мотора), I2C и UART.

• Робот R-D6 с шестью колёсами. Разворачивается на месте. Физика построена на движке Rapier: корпус, колёса и моторы просчитываются как твёрдые тела с шагом мира 2 миллисекунды.

• Город с правилами дорожного движения. Сетка улиц 3 на 3 с шагом 32 метра, 12 машин, 20 пешеходов, 5 перекрёстков со светофорами и 16 пешеходных переходов. Машины стоят на красный и держат дистанцию. Пешеходы ждут зелёного и уступают роботу.

• Лидар и навигатор на I2C. Лидар (датчик расстояния, который «стреляет» лучами и измеряет расстояние до препятствий) работает через файл регистров. Скан занимает 72 байта и читается тремя порциями по 24, как на настоящей плате с ограничением буфера библиотеки Wire в 32 байта.

• Навигация по алгоритму Дейкстры и pure pursuit. Маршрут строится по графу узлов, а робот следит не за далёкой точкой, а за «морковкой», целевой точкой в 2,5 метрах впереди на линии маршрута. Без этого робот срезал углы и врезался в деревья у бордюра.

• Судья фиксирует нарушения. Финиш, проезд на красный, выезд с тротуара не по переходу и столкновения проверяются каждые 20 миллисекунд по контактам физики.

• Детерминизм до последнего знака. Один и тот же скетч даёт одинаковый хеш состояния мира на слабом ноутбуке и на сервере. Случайность берётся только из генератора с фиксированным зерном (mulberry32), время считается шагами физики, а не системными часами.

Как попробовать?

1. Откройте онлайн-лабораторию PinPort в браузере (конкретный адрес указан на сайте проекта).
2. Выберите симуляцию города с роботом R-D6 и напишите скетч Arduino, используя встроенную библиотеку RD6.h для работы с лидаром и навигатором.
3. Нажмите «Запуск»: скетч скомпилируется на сервере, и робот курьер поедет по виртуальному городу. Судья покажет результат: время доставки, нарушения, столкновения.
4. Для соревнования отправьте прошивку в лигу «Доставка» на арене PinPort: сервер прогонит заезд и сравнит хеши.

Робот курьер Яндекс и PinPort: где пересечение?

Читателям из России знаком робот курьер Яндекс, «Яндекс.Ровер», который уже доставляет заказы по улицам Москвы. PinPort решает другую задачу: не доставку в реальном городе, а обучение. Но принципы пересекаются: и «Ровер», и R-D6 используют лидар, навигацию по маршруту и правила объезда препятствий.

Для ученика или автора Дзена, который пишет про робототехнику, PinPort даёт возможность на практике понять, как робот курьер «думает»: строит маршрут, читает датчики, реагирует на пешеходов. А потом честно сравнить с тем, что делает робот курьер Яндекс на реальных дорогах.

Частые вопросы

Нужно ли устанавливать что-то на компьютер?

Нет. Вся работа идёт в браузере. Скетч компилируется на сервере PinPort, эмулятор микроконтроллера тоже работает на стороне сервера и в браузере. Отдельное ПО, Arduino IDE или драйверы, не требуется.

Почему результат одинаковый на разных компьютерах?

Потому что симулятор не использует реальное время. Физика считается фиксированными шагами по 2 миллисекунды, случайность берётся из генератора с заданным зерном, а решения машин и пешеходов пересчитываются строго раз в 20 миллисекунд. На медленном ноутбуке симуляция идёт дольше по часам, но результат совпадает до последнего знака хеша.

Можно ли использовать симулятор для подготовки к реальным соревнованиям по робототехнике?

Скетч для R-D6 написан на стандартном языке Arduino и работает с теми же библиотеками (Wire, ШИМ, цифровые пины). Логика чтения датчиков, построения маршрута и управления моторами переносится на физического робота с минимальными правками под конкретное железо. Это не гарантия победы, но отладить алгоритм до того, как робот начнёт ронять мебель в классе, можно.