České Vysoké Učení Technické v Praze | Fakulta Elektrotechnická | Katedra řídicí techniky EN | CZ

Zadání soutěžní úlohy - Střelnice

Zadání úlohy - Střelnice

Cílem úlohy je sestavit a naprogramovat robot tak, aby samostatně bez jakékoliv další pomoci (ovládání robota pomocí hlasu, bluetooth či jiných komunikačních kanálů není dovoleno) sebral z vyznačených "skladů" na hracím hřišti co nejvíce barevných míčků a umístil (vystřelil) je do cílových oblastí "Terče" s různým bodovým ohodnocením. Pro snazší orientaci na hracím hřiště bude mít robot k dispozici naváděcí černé čáry. Soutěž bude organizována jako vzájemný zápas dvou robotů na dvou samostatných identických hřištích. O vítězství rozhoduje větší počet získaných bodů.

Vybavení pro řešení úlohy

Každý tým může použít při řešení soutěžní úlohy pouze díly ze stanovených sestav. Jsou možné následující varianty sestav:

  1. Základní souprava LEGO® MINDSTORMS® Education (9797), souprava technických dílů (9648 nebo 9695) – doplňkové pasivní díly, síťový adaptéru (9833 nebo 8887) a jednoosý gyroskopický senzor (1044 NXT Gyroskop).
  2. nebo

  3. Základní souprava LEGO® MINDSTORMS® Education 45544 EV3, souprava doplňkových dílů 45560 EV3 a síťový adaptér (8887)

Konstrukce robota

Ke konstrukci robota lze využít pouze dílů z výše uvedených sestav. Za díly z dané sestavy lze považovat pouze takové díly, které jsou uvedeny na seznamu obsahu příslušné soupravy (vyobrazeny na kartách příslušných setů). Použití vázacích pásků a obalů, s nimiž jsou soupravy dodávány, není přípustné. Díly stavebnice mohou držet pohromadě pouze pomocí standardních spojovacích prvků LEGO.

Není žádné omezení na rozměry robota.

Není povoleno používat kluzný podvozek. Za podvozek či jeho část je považována jakákoliv součást robota, která je při pohybu robota po rovině ve styku s pojezdovou plochou (i dočasně) a přenáší na pojezdovou plochu část váhy robota. Kluzný podvozek je takový, jehož libovolná část se po pojezdové ploše neodvaluje, ale klouže.

UPOZORNĚNÍ: Použití lepidel, šroubů a jiných spojovacích materiálů není povoleno.

Programování robota

V rámci řešených úkolů a soutěže je povoleno využít libovolného programovacího jazyka k naprogramování NXT nebo EV3 kostky (řídicí jednotka LEGO® MINDSTORMS®). Řídicí jednotka při odevzdání (vrácení zapůjčené) musí obsahovat standardní firmware LEGO® MINDSTORMS®. Při programování NXT nebo EV3 kostky a testování robota lze využít k napájení akumulátor, vlastní baterie nebo síťový adaptér. Při vlastní soutěži je možné použít pouze akumulátor nebo baterie!

Soutěžní plocha

Soutěžní plocha je vodorovná. Celkové rozměry soutěžní plochy (pojezdové plochy) jsou 2560 mm (délka) x 1720 mm (šířka) - viz obr. 1.

Hrací hřiště

















Obr 1: Obrázek uspořádání hracího hřiště pro ROBOSOUTĚŽ 2017

Hrací hřiště (deska) má šedý laminátový povrch, na části bude upevněn bílý papír s vyznačenou černou čarou (dráha), která slouží pro usnadnění navigace robotů. Hrací hřiště je opatřeno boční lištou (stěnou) z dřevotřísky s šedým laminátovým povrchem, která nad pojezdovou plochou tvoří stěny o výšce 75 mm (viz obr. 2).

Hrací hřiště














Obr 2: Fotografie uspořádání hracího hřiště pro ROBOSOUTĚŽ 2017

Na soutěžní ploše bude položen přípravek "Terč" s cílovými oblastmi (modrá, červená, žlutá a zelená - viz obr. 3). Půdorysné hranice těchto oblastí tvoří soustředné kružnice. Oblasti tedy tvoří mezikruží. Přípravek je sestaven z laminátové desky o průměru 1000mm a výšce 18mm na která jsou v drážkách umístěny stěny oddělující jednotlivé oblasti. Vnější stěny oblastí mají průměr: 800mm pro modrou, 600mm pro červenou, 400mm pro žlutou a 200mm pro zelenou oblast. Výška vnější stěny zelené oblasti je 200mm. Výška ostatních stěn je 150mm. Přípravek bude umístěn symetricky na konci černé čáry. Za míček libovolné barvy umístěný v jednotlivých oblastech obdrží tým body (modrá oblast - 1 bod, červená oblast - 2 body, žlutá oblast - 3 body a zelená oblast - 5 bodů).

Pripravek

















Obr 3: Obrázek přípravku "Střelnice" s cílovými oblastmi

Pripravek














Obr 4: Fotografie přípravku "Střelnice" s cílovými oblastmi

Pripravek














Obr 5: Fotografie přípravku "Střelnice" s cílovými oblastmi

Sklady míčků jsou vyznačeny v rozích hracího plánu. Vnitřní rozměry skladů jsou 560 x 560 mm. Z jedné strany jsou sklady ohraničeny dvěma čtvercovými moduly. Ze dvou stran je ohraničen boční lištou (stěnou) z dřevotřísky s šedým laminátovým povrchem, která nad pojezdovou plochou tvoří stěny o výšce 75 mm. v každém z obou skladů bude náhodně umístěno 10 barevných míčků (celkem tedy bude na hrací ploše 20 barevných míčků) o průměru 55mm.

Míčky je možné zakoupit zde


Nebo zde

Míčky










Obr. 6 Ilustrační obrázek míčků

Na soutěžní ploše jsou umístěny celkem 4 čtvercové moduly ohraničující částečně sklady o rozměrech 280 x 280 mm, které jsou slepeny ze třech ohraněných laminátových desek o tloušťce 25mm, takže celková výška je 75mm (viz obr. 7 – pohled ze shora a obr. 8 – pohled zespodu). Zbytek soutěžní plochy je pojezdová plocha.

Čtvercový modul










Obr. 7 Čtvercový modul o rozměrech 280mm x 280mm – pohled zeshora

Čtvercový modul










Obr. 8 Čtvercový modul o rozměrech 280mm x 280mm – pohled zespodu

Pro usnadnění orientace robotů je na ploše černou čarou vyznačena dráha. Dráha má tvar T (viz. obr. 1). Dráha začíná u přípravku „Terč“ a vede v ose hrací plochy směrem ke skladům míčků. Na úrovni skladů se čára dělí a vede směrem do prostoru skladů. Čára vede v ose skladů a končí uvnitř skladů ve vzdálenosti 210mm od okraje hrací desky. Tloušťka černé čáry je konstantní v rozmezí 18-25mm.

Pravidla pro souboje robotů

Robota lze umístit na hrací hřiště ručně a na povel startéra spustit stiskem tlačítka (bez posunutí robota). Dále již musí robot pokračovat sám, bez jakékoliv vnější pomoci (ovládání robota pomocí hlasu, bluetooth či jiných komunikačních kanálů není dovoleno). Robot nesmí být umístěn do prostoru skladů (tzn. žádná jeho část nesmí do tohoto prostoru zasahovat).

Úkolem robota je přesunout ze skladů v daném časovém intervalu co nejvíce barevných míčků a následně je umístit (vystřelit) do cílových oblastí na „Terči“. Za každý míček, který se bude po skončení časového limitu nacházet v některé z oblastí, získá tým body (za míček v modré oblasti 1 bod, za míček v červené oblasti 2 body, za míček ve žluté oblasti 3 body a za míček v zelené oblasti 5 bodů). Maximálně tak tým může získat v jednom souboji 100 bodů.

Souboj je zahájen na povel startéra. Současně s tímto povelem je spuštěna časomíra. Roboti mají 90 sekund na přemístění co největšího počtu barevných míčků ze skladů do cílových oblastí "Terče".

V daném souboji zvítězí ten robot, který získá větší počet bodů. Při rovnosti bodů zvítězí robot, který umístil do cílových oblastí "Terče" více barevných míčků (celkový počet míčků). V případě, že nedojde k rozhodnutí o vítězi na základě počtu bodů ani celkového počtu míčků v cílových oblastech terče, bude se souboj opakovat. Pokud ani druhý souboj nerozhodne, bude následovat hod kostkou. Zvítězí tým, který hodí vyšší číslo. Hod se může opakovat až do rozhodnutí.

Robot se pohybuje libovolně po hracím hřišti a je robotu dovoleno se dotknout přípravku "Terče".

Organizace soutěže

1. kolo soutěže

V prvním kole bude mít každý ze soutěžících týmů postupně 2 pokusy (souboje) na hracím hřišti s cílem získat co největší počet bodů.

Pořadí jízd:

  • Tým č.1 a Tým č.2
  • Tým č.3 a Tým č.4
  • Tým č.5 a Tým č.6
  • Tým č.7 a Tým č.8
  • Tým č.9 a Tým č.10
  • Tým č.11 a Tým č.12
  • Tým č.13 a Tým č.14
  • Tým č.15 a Tým č.16
  • Tým č.17 a Tým č.18
  • Tým č.19 a Tým č.20
  • Tým č.21 a Tým č.22
  • Tým č.23 a Tým č.24
  • Tým č.25 a Tým č.26
  • Tým č.27 a Tým č.28
  • Tým č.29 a Tým č.30
  • Tým č.31 a Tým č.32
  • atd.
  • Stanovení pořadí týmů v prvním kole:

    Na základě součtu bodů získaných v obou pokusech (soubojích) daným robotem je určeno pořadí po prvním kole. Stanovovat pořadí se bude takto:

    1. Celkovým počtem bodů (součet obou pokusů (soubojů)).

    2. Při rovnosti bodů dvou nebo více týmů rozhoduje větší počet bodů získaných v jednotlivých pokusech (soubojích).

    3. Při rovnosti bodů dvou nebo více týmů rozhoduje větší počet míčků v cílových oblastech terče v součtu obou pokusů (soubojů).

    4. Při rovnosti bodů dvou nebo více týmů rozhoduje větší počet míčků v cílových oblastech terče v jednotlivých pokusech (soubojích).

    5. Hod hrací kostkou (hozené vyšší číslo vyhrává, v případě rovnosti se hází opakovaně do rozhodnutí).

    2. kolo soutěže

    Do druhého kola postoupí třidcet dva nejlepších týmů, přičemž budou nasazeni do 2. kola (vyřazovacích bojů) podle následujícího klíče: Vítěz prvního kola bude nasazený proti třidcátému druhému týmu z prvního kola, druhý tým z prvního kola bude nasazený proti třidcátému prvnímu týmu atd.

    Souboj a vítězství v něm

    Ve 2. kole (osmifinále, čtvrtfinále, semifinále, souboj o 3 místo a finále) budou spolu soupeřit vždy dvojice robotů. Dvojice se utká v jednom souboji. V daném souboji zvítězí ten robot, který získá větší počet bodů. Při rovnosti bodů zvítězí robot, který umístil do cílových oblastí "Terče" více barevných míčků (celkový počet míčků). V případě, že nedojde k rozhodnutí o vítězi na základě počtu bodů ani celkového počtu míčků v cílových oblastech terče, bude se souboj opakovat. Pokud ani druhý souboj nerozhodne, bude následovat hod kostkou. Zvítězí tým, který hodí vyšší číslo. Hod se může opakovat až do rozhodnutí.

    Odkazy

    Soutěžící týmy si můžou stáhnout v pdf formátu černou čáry na bílém podkladu pro vytištění a trénink, které budou použity při vlastní soutěži:

    Černá čára v pdf formátu


    Webová stránka, na které je možné stáhnout LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 Software

    Základní informace o LEGO Mindstorms: pdf

    Metodika práce s NXT-G: pdf,ppt
    Základní návod na programování pomocí NXT-G: pdf,ppt
    Referenčná príručka 1 ku grafickému jazyku NXT-G
    Referenčná príručka 2 ku grafickému jazyku NXT-G

    Základní prezentace - Programování LEGO robotů pomocí NXC
    Základní návod na programování pomocí NXC: pdf,ppt
    NXT tutorial sk
    Programovacia príručka k stavebnici LEGO NXT Mindstorm

    Základní prezentace - Srovnání LEGO Mindstorms NXT vs. EV3
    Základní prezentace - regulátory: pdf,ppt

    Základní prezentace - Robotický seminář pro střední školy

    Video možného řešení připravované letošní úlohy: