Sztafeta rnet. Inspirujące Staszicowe Koło Robotyki i Automatyki, ROBO-NET 2015

Transkrypt

1 Sztafeta rnet Konkurencja Sztafeta rnet, oferująca nowatorskie podejście do rywalizacji w świecie robotyki, powstała z myślą o zawodach ROBO-NET Jej zadaniem jest zachęcenie do współpracy pasjonatów robotyki z całej Polski (i nie tylko). Niezwykle ważnym aspektem rnet jest uniwersalność. W tej konkurencji, oprócz dedykowanych konstrukcji, mogą również wystartować roboty Sumo, Minisumo, Micromouse, Linefollower Enhanced oraz Linefollower (po dodaniu czujnika odległości). Nawet najprostsze roboty zbudowane z popularnych klocków LEGO Mindstorms mogą dołączyć do rywalizacji. Najważniejszym czynnikiem nie są parametry robotów, a pomysłowość ich twórców. Przejazd pary robotów podczas rozgrywek składa się z trzech części: 1. Sekcja liniowa. Jeden z robotów podąża za namalowaną na podłożu linią prowadząca do celu. 2. Współpraca pomiędzy robotami. Pierwszy robot, który poznał już trasę, musi przekazać informacje o niej drugiemu. 3. Sekcja labiryntu. Drugi robot pokonuje identyczną trasę jak w pierwszej części, bez linii wskazującej drogę do celu, lecz ze wskazówkami od pierwszego robota. Jak widać, kluczem do wygranej jest współpraca. Przykładowa trasa rnet na 3 zakręty.

2 Regulamin konkurencji "Sztafeta rnet" (Zawody ROBO-NET 2015) Wersja pierwsza (poprawiona) - 10 grudnia 2014 Autorzy: Krzysztof Figurski, Michał Kazaniecki Rozdział 1. Ogólne zasady konkurencji i przebieg rozgrywek Zasady ogólne Konkurencja rnet składa się z 3 etapów: etap eliminacji etap eliminacji 1.3. finał 2. Celem konkurencji jest przejechanie dwuczęściowego toru. 3. Zwycięstwo w konkurencji odnosi para robotów, która wygra finał Rozmiar startującego w zawodach robota nie może przekraczać 210 mm na 297 mm (wysokość nie jest limitowana) oraz robot musi spełniać następujące wymagania: Roboty muszą być wyposażone w czujnik odległości skierowany do przodu zainstalowany na wysokości maksymalnie 5 cm od podłoża Front robota musi mieć minimalnie 7 cm na 7 cm i być oddalony maksymalnie o 1 cm od podłoża. Zalecane jest stosowanie frontu prostopadłego do podłoża, co powinno ułatwić komunikację Zalecane jest zamontowanie w robocie czujników linii (czerń/biel) Roboty muszą być całkowicie autonomiczne i nie mogą być zdalnie sterowane (nie dotyczy zdalnego wyłączenia/włączenia robota). 4. Zabronione jest robotowi pokonującemu drugą część trasy (sekcja labiryntu) orientowanie się na bazie zaprogramowanych lub samodzielnie pozyskanych informacji, w przypadku, gdy nie zostały odebrane od robota sędziującego lub robota pokonującego pierwszą część trasy. 5. W przypadku wystąpienia wątpliwości, sędzia może zażądać udowodnienia zgodności programu robota z regulaminem przez okazanie kodu źródłowego. Strona 1 z 7

3 Eliminacje Celem eliminacji jest stwierdzenie zdolności robota do wzięcia udziału w finałach. 2. Pierwszy etap eliminacji polega na pokonaniu trasy eliminacyjnej (sekcji liniowej) oraz zdaniu raportu z jej przebiegu robotowi sędziującemu Zadanie rozpoczyna się od wystartowania z pola startowego na początku trasy. Polega na przejechaniu trasy oznaczonej linią namalowaną na podłożu oraz zapamiętaniu skrętów linii (kolejność kierunków skrętów). Możliwa jest także nawigacja bazowana na czujnikach odległości (używając zapór przy zakrętach). Po wykonaniu przejazdu robot dociera do pola kończącego, na którym ma obowiązek zdać raport z trasy zgodny z Protokołem komunikacyjnym Przejazdy nie są oceniane, ważny jest tylko fakt dotarcia przez robota do pola kończącego oraz prawidłowe wykonanie raportu Prawidłowość raportu zostanie zweryfikowana przez robota sędziującego. 3. Drugi etap eliminacji polega na odczytaniu raportu zgodnego z Protokołem komunikacyjnym (raport zdaje robot sędziujący) oraz pokonaniu trasy (sekcji labiryntu) na podstawie pozyskanych informacji Nie jest oceniany czas przejazdu, znaczenie ma jedynie fakt prawidłowego odczytania raportu i dotarcia do mety. 4. Zaliczenie eliminacji 4.1. Do każdego etapu eliminacji każdy robot może podejść maksymalnie 3 razy Nie jest konieczne zaliczanie eliminacji w wyznaczonej kolejności etapów. Można mieszać podejścia do różnych etapów eliminacji Przykład: robot podchodzi najpierw do pierwszego etapu. Nie udaje mu się go zaliczyć, pozostają mu dwie próby podejścia do pierwszego etapu. Następnie próbuje podejść do drugiego etapu. Wykonuje dwa podejścia, w których nie udaje mu się przejść etapu. Pozostaje mu jedno podejście. Następnie ponownie podchodzi do pierwszego etapu itd. aż do zaliczenia lub wykorzystania wszystkich prób Do udziału w rundzie finałowej upoważnia zaliczenie obu części eliminacji. Nie ma znaczenia, w którym podejściu zaliczenie zostało uzyskane Jeżeli w ciągu wszystkich podejść eliminacyjnych pierwszego oraz drugiego etapu (liczone łącznie) robot dotknie ścianek trasy więcej niż 5 razy, zostaje zdyskwalifikowany Możliwe jest dopuszczenie robota do finału również w przypadku, gdy zaliczy tylko jeden z etapów eliminacji, pod warunkiem, że będzie istniał inny robot, który również zaliczy tylko jeden etap eliminacji (i nie będzie to ten sam etap). W takim przypadku roboty te odgórnie dobierane są w parę finałową i nie dotyczy ich możliwość zamiany partnerów. Strona 2 z 7

4 Losowanie zespołów finałowych oraz czas przygotowań Po zakończeniu eliminacji spośród pozostałych w rozgrywkach robotów losuje się pary. W przypadku nieparzystej liczby zawodników do jednej z par przydzielany jest losowo trzeci robot. Trójka powstała w ten sposób będzie musiała w finale wykonać 2 przejazdy tak, aby każdy robot jechał przynajmniej raz. 2. Od momentu ogłoszenia wyników losowania pary mają prawo do ćwiczeń na torze testowym (wcześniej tor eliminacyjny). Dozwolona jest zmiana kodu programów robotów oraz ich konstrukcji. 3. Po 30 minutach od ogłoszenia wyników losowania odbędzie się ewentualna zmiana par, możliwa tylko w przypadku zgody ekip obu robotów w parze. Spośród robotów, których ekipy zadeklarowały chęć zmiany losowane są nowe pary. W przypadku odtworzenia poprzedniego układu losowanie jest ponawiane. 4. Po co najmniej 3 godzinach od ogłoszenia wyników pierwszego losowania następuje rozpoczęcie rund finałowych. Finały Celem zawodów finałowych jest wyłonienie zwycięskiej pary robotów. 2. Przebieg rundy finałowej 2.1. Runda finałowa odbywa się na specjalnie przygotowanej planszy Plansza składa się z dwóch połączonych ze sobą terenem komunikacyjnym sekcji: sekcja liniowa sekcja labiryntu Runda finałowa składa się z trzech następujących po sobie etapów Etap pierwszy - liniowy - pokonuje go tylko jeden z robotów należących do zespołu. Polega on na przejechaniu trasy oznaczonej linią namalowaną na podłożu oraz zapamiętaniu skrętów linii (kolejność kierunków skrętów oraz ewentualnie dowolne inne informacje odnośnie trasy). Możliwa jest także nawigacja bazowana na czujnikach odległości (używając zapór przy zakrętach) Etap drugi - komunikacyjny - wykonywany jest przez oba roboty. Robot, który właśnie ukończył etap pierwszy podjeżdża do pola kończącego sekcji liniowej i zgodnie z Zasadami komunikacji przekazuje drugiemu robotowi instrukcje pokonania labiryntu (kolejność kierunków zakrętów oraz ewentualnie dowolne inne informacje odnośnie trasy). Strona 3 z 7

5 Etap trzeci - labirynt - pokonuje go tylko jeden z robotów (ten, który nie wykonywał etapu pierwszego). Po zakończeniu etapu drugiego robot ten ma za zadanie pokonać labirynt (odnaleźć drogę do mety). Jest to możliwe przez pokonanie trasy zgodnie z algorytmem zamieszczonym w opisach sekcji trasy, realizując kolejność kierunków zakrętów podaną przez pierwszego robota w drugim etapie Wybór, który z robotów pary finałowej pokonuje daną cześć labiryntu należy do ekip robotów Ocena rundy finałowej W rundzie finałowej oceniany jest tylko i wyłącznie czas całkowitego przejazdu obu robotów, liczony od przekroczenia przez pierwszego robota linii startowej sekcji liniowej do momentu zatrzymania się drugiego robota wewnątrz kwadratu wyznaczonego przez ściany (zapory) mety trzeciego etapu. Czas komunikacji, liczony od pojawienia się robota w miejscu gdzie rozpoczynają się zapory (znajdującym się w odległości 40 cm od pola komunikacyjnego) do bezpowrotnego opuszczenia go przez drugiego robota, mnożony jest przez W przypadku, gdy współpracują 3 roboty, liczona jest średnia czasów z dwóch przejazdów Wygrywa para robotów. Nie jest możliwa wygrana indywidualna. W przypadku nieparzystej liczby robotów możliwa jest wygrana trzech robotów W przypadku, gdy przejazd pary nie powiedzie się (drugi robot nie dotrze do mety), jest możliwe jego jednokrotne powtórzenie Nie wolno modyfikować kodu ani konstrukcji robotów przed drugim podejściem do przejazdu finałowego. 5. Podczas rundy finałowej możliwe jest wykorzystywanie Protokołu komunikacji. Organizator zaleca jednak opracowanie własnej metody komunikacji podczas czasu przygotowań (pomiędzy eliminacjami a finałem), musi być ona zgodna z Zasadami komunikacji. Strona 4 z 7

6 Rozdział 2. Szczegółowe parametry trasy oraz zasady komunikacji Parametry trasy Wszystkie elementy trasy zostały zilustrowane w Załączniku nr 1 do niniejszego regulaminu. 2. Linią nazywana jest namalowana na białym podłożu czarna linia szerokości 15 mm. Podczas wykonywania wszystkich pomiarów odległości (np. odległość od zapór) liczony jest środek linii. Wszystkie długości linii liczone w centymetrach mają wartości całkowite. 3. Zaporą nazywana jest ściana o wysokości minimum 9 cm i szerokości 40 cm, której przednia ścianka skierowana w kierunku trasy pomalowana jest na czarno. 4. Trasa zaczyna się o momentu przecięcia linii, po której podąża robot, przez linię prostopadłą o długości 50 cm, przeciętą w połowie (linia startowa sekcji liniowej). Robot ustawiany jest na polu startowym (kilka centymetrów przed linią prostopadłą), zaś czas przejazdu jest liczony od jej przejechania. 5. Sekcja liniowa składa się z linii, która 3 razy (podczas eliminacji) lub maksymalnie 15 razy (podczas finału) skręca o 90 stopni. 20 cm za skrętami linii umieszczone są zapory. Jej koniec stanowi pole kończące, za którym znajduje się prostopadła linia (będąca krawędzią terenu komunikacyjnego). 6. Teren komunikacyjny ma wymiary 40 cm na 40 cm, jego granice wyznacza linia. Po środku jednej z krawędzi, pod kątem prostym, styka się z końcowym odcinkiem sekcji liniowej. Na jego osi symetrii znajduje się linia, zaczynająca się 10 cm od końca sekcji liniowej, ciągnąca się aż do przeciwległej krawędzi. W miejscu jej połączenia z krawędzią rozpoczyna się sekcja labiryntu. Drugi robot ustawiany jest na początku tej linii, tyłem w kierunku sekcji labiryntu. Przed terenem komunikacji znajdują się dwie ustawione równolegle do linii (po obu stronach linii) zapory. 7. Sekcja labiryntu składa się z linii, która skręca pod kątem prostym tyle razy, ile linia w sekcji liniowej, ale przy każdym jej zakręcie jest przedłużona o pewną odległość także w kierunku przeciwnym do właściwego zakrętu. Za każdym rozgałęzieniem linii znajduje się zapora o szerokości 40 cm i wysokości min. 10 cm. Poruszając się zamieszczonym poniżej algorytmem możliwe jest dotarcie do mety oznaczonej polem z zaporami na planie kwadratu bez jednej ściany (wjazdowej) Algorytm: Dla nawigacji według linii: Śledzenie linii aż do: Jej zakończenia bez odejść na boki - zatrzymanie robota (meta). Strona 5 z 7

7 Dotarcia do linii poprzecznej - skręt o 90 w lewo albo w prawo i zapętlenie algorytmu Dla nawigacji według przedniego oraz bocznych czujników odległości: Jazda aż do wykrycia zapory 20 cm przed robotem. Sprawdzenie, czy robot nie dotarł do mety (zapory po lewej i prawej stronie w odległości 20 cm od osi symetrii robota). Jeżeli tak, zatrzymanie robota (koniec przejazdu). Jeżeli nie, skręt o 90 stopni w lewo albo w prawo i zapętlenie algorytmu Powyższy algorytm jest jedyną dopuszczaną przez sędziów metodą pokonania sekcji labiryntu Sekcja labiryntu jest dokładnym odwzorowaniem sekcji liniowej, co oznacza, że zachowana jest liczba i kolejność zakrętów oraz odległości pomiędzy nimi W przypadku błędnie wykonanego skrętu, jadąc według algorytmu robot może również natrafić na zaporę. Nie jest określone, jaka będzie odległość od zakrętu do błędnej zapory. W przypadku dotarcia do takiej zapory robot jest zatrzymywany i przejazd się kończy Błędne zapory nie muszą występować po każdym z zakrętów W przypadku, gdy za błędnym skrętem nie ma zapory, przejazd kończy się po błędnym wykonaniu skrętu. 8. Przejazd przez sekcję labiryntu kończy się, gdy spełnione są odpowiednie warunki 8.1. Powyżej 50% robota znajduje się wewnątrz kwadratu wyznaczonego przez 3 zapory otaczające koniec linii Robot nie porusza się Zatrzymanie robota nie może być inicjowane zdalnie. Zasady komunikacji W trakcie komunikacji wszystkie czujniki, które znajdują się na przedniej ściance robota nadającego, mogące zakłócić odczyty robota odbierającego, powinny być wyłączone. Zasada ta dotyczy w szczególności czujników ultradźwiękowych. W szczególnych przypadkach (zależnych od decyzji sędziego), podczas finału zasada ta może zostać tymczasowo unieważniona. 2. Nie jest dozwolona komunikacja w oparciu o powszechnie używane standardy przekazywania danych (np. WiFi, Bluetooth, NFC, sieci komórkowe). 3. Podczas komunikacji, robot odbierający musi znajdować się w obrębie terenu komunikacyjnego. 4. Dozwolone jest używanie sygnałów dźwiękowych oraz świetlnych, kombinacji ruchowych lub ruchomych części robotów. Strona 6 z 7

8 Protokół komunikacyjny Pozycje komunikacyjne: 1.1. Pozycja zerowa - robot ustawiony na polu kończącym sekcję liniową (przednia krawędź robota nad linią stanowiącą krawędź terenu komunikacyjnego). Dopuszczalna jest sytuacja, gdy przód robota znajduje się maksymalnie 2 cm przed linią, w takim przypadku pozycje liczone są od miejsca, w którym pierwotnie znajdował się przód robota Pozycja cofnięta - moment, w którym przód robota znajduje się 5 (±1) cm przed linią Pozycja przednia - moment, w którym przód robota znajduje się 5 (±1) cm za linią. 2. Przebieg komunikacji: 2.1. Robot nadający podjeżdża na pozycję zerową po przejechaniu labiryntu, robot odbierający znajduje się na swojej pozycji Robot nadający czeka 5 sekund Robot nadający porusza się na pozycję cofniętą (dla przekazania, że pierwszy skręt jest w lewo) lub przednią (dla przekazania, że pierwszy skręt jest w prawo) Robot nadający wraca na pozycję zerową i czeka 1 sekundę Robot nadający porusza się na pozycję cofniętą (dla przekazania, że następny skręt jest w lewo) lub przednią (dla przekazania, że następny skręt jest w prawo), po czym powraca na pozycję zerową i czeka 1 sekundę Poprzedni punkt jest realizowany aż zostanie przekazana informacja o wszystkich zakrętach na trasie Po przekazaniu informacji na temat wszystkich skrętów robot zatrzymuje się w pozycji zerowej - kończy przejazd. Nie zostanie usunięty z tego miejsca aż do zakończenia przejazdu robota odbierającego Po 5 sekundach bezruchu robota nadającego robot odbierający odwraca się o 180 stopni i rozpoczyna swoją część przejazdu. 9. Sędzia główny zawodów podejmuje decyzje dotyczące wszelkich spraw nie określonych powyższym regulaminem oraz w uzasadnionych przypadkach ma prawo podjąć decyzje z nim sprzeczne. Strona 7 z 7

9 Załącznik 1 - schematy trasy Poniższe schematy przedstawiają fragmenty trasy Sztafety rnet. Nieprzedstawione na nich elementy trasy są prostymi odcinkami linii łączącymi przedstawione fragmenty, ich wariacjami (odbicie, obrót) lub nie mają znaczenia dla zawodników. Symboliczne przedstawienie pozycji robota używane w schematach. Ciemniejszy prostokąt symbolizuje pozycję robota w przypadku, gdy jego wymiary są mniejsze niż maksymalne dopuszczane (symbolizowane przez pofalowane pole). Strzałki wskazują, w którą stronę zorientowany jest przód robota. Strona 1 z 7