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

Zadání soutěžní úlohy - Sbírání míčků

Zadání úlohy - Sbírání míčků

Cílem úlohy je sestavit a naprogramovat robota tak, aby v časovém limitu samostatně bez jakékoliv další pomoci (ovládání robota pomocí hlasu, bluetooth či jiných komunikačních kanálů) přesunul do vyznačeného “skladu” co nejvíce barevných míčků předem určené barvy rozmístěných na soutěžní ploše. Soutěž bude organizována jako vzájemný zápas dvou robotů na symetricky rozděleném hracím plánu. O vítězství rozhoduje počet získaných bodů.

Vybavení pro řešení úlohy

Každý tým může použít při řešení soutěžní úlohy pouze díly ze základní soupravy LEGO® MINDSTORMS® Education (9797), soupravy technických dílů (9648 nebo 9695) – doplňkové pasivní díly, síťový adaptér (9833 nebo 8887) a jednoosý gyroskopický senzor (1044).

Konstrukce robota

Ke konstrukci robota lze využít pouze dílů z výše uvedených stavebnic. Za díly z dané stavebnice lze považovat pouze takové díly, které jsou uvedeny na seznamu obsahu příslušné sady (vyobrazeny na kartách příslušných setů). Každý robot smí být sestaven z dílů obsažených právě v jedné sadě 9797 a jedné sadě 9648 nebo 9695. Použití vázacích pásků a obalů, s nimiž jsou sady dodávány, není přípustné. Díly stavebnice mohou držet pohromadě pouze pomocí standardních spojovacích prvků LEGO.

Robot by neměl mít větší půdorys než 40cm (délka) x 40cm (šířka). V odůvodněných případech může být k soutěži připuštěn i robot porušující tuto podmínku. Týmy musí požadavek na překročení rozměrů spolu s odůvodněním včas (alespoň 7 dní před soutěží) oznámit organizátorovi soutěže Dr. Hlinovskému.

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 kostky (řídicí jednotka LEGO® MINDSTORMS®). V případě, že bude změněn firmware řídicí jednotky, musí řídicí jednotka při odevzdání opět obsahovat standardní firmware LEGO® MINDSTORMS®. Při programování NXT 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, kterou bude robot projíždět jsou 2500mm (délka) x 1500mm (šířka). Soutěžní plocha je rozdělena na shodné (středově souměrné) poloviny hraniční čarou. Hraniční čára je tvořena dvěma souběžnými černými čárami širokými 15mm oddělenými bílým pásem širokým minimálně 15mm. Mezi hraničními čarami může být umístěn grafický motiv nesouvisející s průběhem soutěže. Tato grafika bude však vždy vzdálena nejméně 15mm od hraniční čáry (dodržen bílý pás 15mm). Souběžně s hraniční čarou je žlutou čárou vyznačeno tzv. “hraniční pásmo”, a to ve vzdálenosti 150mm od hraniční čáry. V hracím poli je vyznačena navigační linie, tvořená lomenou černou čárou širokou 20mm navazující na hraniční čáru a vedoucí do prostoru skladu. Minimálně 150 mm na obě strany od navigační linie nebudou žádné překážky. Do tohoto pásma nebudou zasahovat žádné míčky.

Sklady jsou vyznačeny v protějších rozích hracího plánu. Vnější rozměr skladu je 600 x 400 mm. Sklad je ohraničen dřevěnou lištou o výšce 15 mm po celém obvodu skladiště mimo vstupu do skladiště širokého 30 cm a umístěného symetrisky kolem navigační linie.

Podkladem soutěžní plochy, na níž bude položený vytištěný soutěžní plán, je bílá laminátová deska o rozměrech 2500 x 1500 x 18 mm ohraněná bočními lištami s výškou 50mm (tzn., že lišty vyčnívají 32mm nad hrací plochou). Na pozicích míčků budou na soutěžním plánu položeny kovové prstence (mezikruží o tloušťce max 1mm), aby míčky byly vždy v definované pozici.

Hrací plocha 2013















Obr 1: Příklad uspořádání soutěžní plochy

Hrací plocha 2013 - detail















Obr. 2: Detail soutěžní plochy

Příklad soutěžní plochy

K dispozici je soutěžní plocha, která splňuje zadaná pravidla. Toto uspořádání však není jediné možné. V soutěži může být použitá libovolně modifikovaná soutěžní plocha splňující zadaná pravidla.

Soutěžní plocha ke stažení v pdf formátu - část 1
Soutěžní plocha ke stažení v pdf formátu - část 2

Pravidla sběru míčků

Úkolem robota je přesunout do skladu v daném časovém intervalu co nejvíce míčků předem určené barvy. V soutěži budou využity míčky 4156530 (červený) a 4100758 (modrý) ze základní soupravy LEGO® MINDSTORMS® Education (9797).

Na obě poloviny hrací plochy se na náhodně (viz obr. 1) určené pozice rozmístí pět modrých a pět červených míčků (celkově tedy dvacet). Míčky jsou na obou polovinách rozmístěné symetricky. Minimimální vodorovná vzdálenost středu míčků je 130mm. Před zahájením kola hlavní rozhodčí (vyučující) vybere barvu míčků, kterou poté budou mít oba roboti za úkol sbírat.

Před začátkem sběru míčků mají hráči k dispozici přípravný čas pro kalibraci senzorů či výběr programu. Přípravný čas je přitom limitován maximální délkou jedné minuty.

Po přípravě soutěžící umístí svého robota na libovolné místo na své polovině soutěžní plochy, nejvíce však do vzdálenosti 150mm od středu osy navigační linie. Robot musí být umístěn tak, aby jeho kolmý průmět na soutěžní plochu nezasahoval do hraničního pásma. Robot smí být umístěn do skladu.

Robota soutěžící spustí stisknutím tlačítka (na řídící jednotce NXT nebo pomocí dotykového senzoru) na pokyn hlavního rozhodčího (vyučujícího) soutěže, který zároveň spustí časomíru. Robot se po zahájení soutěžní jízdy musí pohybovat samostatně, ovládání robota pomocí hlasu, bluetooth či jiných komunikačních kanálů není dovoleno. V případě porušení pravidel je tým okamžitě diskvalifikován v daném kole soutěže.

Po spuštění časomíry mají roboti 90 sekund na přemístění co největšího počtu míčků zadané barvy ze své poloviny soutěžní plochy do svého skladiště.

Je dovoleno robotu z vlastní poloviny hracího pole přemístit libovolný míček na soupeřovu polovinu hracího pole (samozřejmě i do skladiště) při splnění ostatních podmínek soutěže.

Robot se po celou dobu zápasu musí pohybovat na své polovině hračího plánu, která je vyznačena hraniční čárou. Robot může některou svou součástí zasáhnout na druhou polovinu hracího plánu. Nesmí však nikdy žádnou svojí částí zasáhnout jinam než do hraničního pásma v druhé polovině hracího plánu. Hraniční čáru lze tak při dodržení uvedených omezení využít jako pomocnou vodící čáru.

Body jsou týmům počítány následovně:

  • Za míč sbírané barvy ve skladu se přičítá 6 bodů.
  • Za míč nesbírané barvy ve skladu se odečítá 6 bodů.
  • Za míč sbírané barvy na vlastní polovině (mimo sklad a hraniční pásmo) se přičítají 2 body.
  • Za míč nesbíráné barvy na vlastní polovině (mimo sklad a hraniční pásmo) se odečítají 2 body.
  • Za míče v hraničním pásmu a mezi hraničními čárami se body nepřičítají ani neodečítají.
  • Míček je v daném prostoru, je-li většinou objemu za hraniční čarou (včetně čáry).

    Získá-li robot v průběhu jednoho kola záporný počet bodů, do tabulky vzájemných zápasů se mu uvede 0 bodů.

    V případě, že ve vyřazovacím souboji dojde k rovnosti bodů obou robotů, vyhrává ten robot, který má ve svém skladišti větší počet míčků sbírané barvy. Souboj nemusí mít vítěze (skončí remízou).

    Sběr míčků týmu bude ukončen dříve pokud:

  • Robot není schopen bez pomoci pokračovat a hrozí narušení jízdy soupeře.
  • Robot se dotkne jakoukoliv svojí částí předmětu mimo soutěžní plochu.
  • Dojde ke kolizi robotů v hraničním pásmu, která by ovlivnila výsledek zápasu. Jízda se ukončuje pro oba roboty. Prohrává ten robot, který byl dál v hraničním pásmu. V případě, že nelze rozhodnout, který robot byl dál v hraničním pásmu, kolo soutěže se opakuje.
  • Pokud je sběr ukončen dříve, než uplyne časový limit, robot je odstraněn z hrací plochy. Body jsou mu přitom započteny pokud nedošlo ke kolizi robotů.

    Porušení jakéhokoliv pravidla vede k diskvalifikaci robota v příslušné rozjížďce. O diskvalifikaci robota rozhoduje hlavní rozhodčí (vyučující) pověřený Dr. Martinem Hlinovským. Jeho rozhodnutí je konečné a nezpochybnitelné.

    1. kolo soutěže

    Před začátkem vlastní soutěže bude všech 32 týmů rozděleno (losem) do osmi čtyřčlenných skupin (označených A, B, C, D, E, F, G a H), ve kterých se utkají dvojice robotů systémem každý s každým. V 1. kole soutěže se postupně utkají vzájemně všichni roboti v jednotlivých skupinách (tabulky pro zápis výsledků jsou na obr. 3). Při losu bude dodrženo pravidlo, že v jedné skupině nesmějí být současně dva týmy ze stejné střední školy (pokud bude možné toto pravidlo aplikovat). Souboje dvou dvojic robotů budou probíhat současně na dvou totožných soutěžních plochách. Skupiny A, B, C a D budou používat první soutěžní plochu, skupiny E, F, G a H budou využívat druhou soutěžní plochu. Současně se tak budou odehrávat dva souboje.

    Skupiny


















    Obr. 3: Tabulky pro zápis výsledků v základních skupinách

    Bodování soubojů

  • Za míč sbírané barvy ve skladu se přičítá 6 bodů.
  • Za míč nesbírané barvy ve skladu se odečítá 6 bodů.
  • Za míč sbírané barvy na vlastní polovině (mimo sklad a hraniční pásmo) se přičítají 2 body.
  • Za míč nesbíráné barvy na vlastní polovině (mimo sklad a hraniční pásmo) se odečítají 2 body.
  • Za míče v hraničním pásmu a mezi hraničními čárami se body nepřičítají ani neodečítají.
  • Pořadí zápasů:

  • Tým č.1 – Tým č.2 a Tým č.17 – Tým č.19
  • Tým č.3 – Tým č.4 a Tým č.18 – Tým č.20
  • Tým č.5 – Tým č.6 a Tým č.21 – Tým č.23
  • Tým č.7 – Tým č.8 a Tým č.22 – Tým č.24
  • Tým č.9 – Tým č.10 a Tým č.25 – Tým č.27
  • Tým č.11 – Tým č.12 a Tým č.26 – Tým č.28
  • Tým č.13 – Tým č.14 a Tým č.29 – Tým č.31
  • Tým č.15 – Tým č.16 a Tým č.30 – Tým č.32
  • -------------------------------------------

  • Tým č.1 – Tým č.3 a Tým č.17 – Tým č.18
  • Tým č.2 – Tým č.4 a Tým č.19 – Tým č.20
  • Tým č.5 – Tým č.7 a Tým č.21 – Tým č.22
  • Tým č.6 – Tým č.8 a Tým č.23 – Tým č.24
  • Tým č.9 – Tým č.11 a Tým č.25 – Tým č.26
  • Tým č.10 – Tým č.12 a Tým č.27 – Tým č.28
  • Tým č.13 – Tým č.15 a Tým č.29 – Tým č.30
  • Tým č.14 – Tým č.16 a Tým č.31 – Tým č.32
  • -------------------------------------------

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

    Na základě součtu bodů získaných v jednotlivých soubojích daným robotem je určeno pořadí ve skupině. Stanovovat pořadí se bude takto:

    1. Celkovým počtem bodů.

    2. Při rovnosti bodů dvou nebo tří týmů celkovým počtem bodů daných minitabulkou vzájemných soubojů těchto týmů.

    3. Při rovnosti bodů dvou týmů z předchozího bodu minitabulkou vzájemného souboje.

    4. Větším počtem vítězství ve všech soubojích.

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

    2. kolo soutěže

    Do druhého kola postoupí dva nejlepší týmy z každé skupiny, přičemž budou nasazeni do 2. kola (vyřazovacích bojů) podle klíče uvedeného na obr. 4, kde A1 je vítězný tým skupiny A, A2 je druhý tým ve skupiny A, B1 je vítězný tým skupiny B atd. Jde o klasické vyřazovací boje, kde jsou vítězové ze skupin nasazeni proti druhým týmům ve skupinách

    Zápas a vítězství v něm

    Ve 2. kole, v osmifinále, čtvrtfinále a finále (vyřazovací boje) budou spolu soupeřit vždy dvojice robotů. Dvojice se utká v zápase na dva vítězné souboje. Po každém souboji si soupeři prohodí poloviny soutěžní plochy.

    V souboji zvítězí vždy ten robot, který získá větší počet bodů. V případě, že dojde k rovnosti bodů obou robotů, vyhrává ten robot, který má ve svém skladišti větší počet míčků sbírané barvy. Souboj nemusí mít vítěze (skončí remízou).

    V případě, že ani 3 vzájemné souboje nerozhodnou o vítězi, budou následovat hody hrací kostkou (vyšší součet bodů ze dvou hodů znamená vítězství). V případě rovnosti se hází do rozhodnutí vždy po jednom hodu za každý tým.

    Pavouk 2013


















    Obr. 4: Plán vzájemných zápasů ve 2. kole (vyřazovací boje). A1 je vítězný tým skupiny A, A2 je druhý tým ve skupiny A, B1 je vítězný tým skupiny B atd.

    Osmifinále

    Pořadí soubojů:

  • A1 – H2 → vítěz dále I
  • B1 – G2 → vítěz dále J
  • C1 – F2 → vítěz dále K
  • D1 – E2 → vítěz dále L
  • E1 – D2 → vítěz dále M
  • F1 – C2 → vítěz dále N
  • G1 – B2 → vítěz dále O
  • H1 – A2 → vítěz dále P
  • Čtvrtfinále

    Pořadí soubojů:

  • I (vítěz A1 – H2) – J (vítěz B1 – G2) → vítěz dále Q
  • K (vítěz C1 – F2) – L (vítěz D1 – E2) → vítěz dále R
  • M (vítěz E1 – D2) – N (vítěz F1 – C2) → vítěz dále S
  • O (vítěz G1 – B2) – P (vítěz G1 – B2) → vítěz dále T
  • Semifinále

    Pořadí soubojů:

  • Q (vítěz I – J) – R (vítěz K – L) → vítěz dále U, poražený dále W
  • S (vítěz M – N) – T (vítěz O – P) → vítěz dále V, poražený dále X
  • Finalové zápasy

    Nejprve se v boji o třetí místo utkají poražené týmy ze semifinále na 2 vítězné souboje.

  • Souboj: W - X
  • Nakonec se ve finále utkají vítězné týmy ze semifinále na 2 vítězné souboje.

  • Souboj: U - V
  • Obecné ustanovení

    Pokud není uvedeno jinak, vede porušení kteréhokoliv z uvedených pravidel k diskvalifikaci robota v daném souboji, což znamená vítězství pro soupeřícího robota. O dodržení pravidel a diskvalifikaci rozhoduje organizátor soutěže Dr. Hlinovský dohlížející na průběh soutěže.

    Odkazy

    Webová stránka, na které je možné stáhnout software NXT-G 2.0 (soubor typu iso image)

    Download "Balíček firmwarů"

    Webová stránka, na které je možné stáhnout software NXC (test release) a Mindstorms NXT Driver v1.02

    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

    Videa z přípravy úlohy:



    Karty s vyobrazením dílů v základním setu 9797 a v setu rozšiřujících technických dílů 9648 nebo 9695

    Obrázek 5: Karty s vyobrazení dílů v základním setu 9797

    Obrázek 6: Karty s vyobrazení dílů v setu rozšiřujících dílů 9648 nebo 9695