Zadání soutěžní úlohy "Mountain Climber".

Zadání úlohy – „MOUNTAIN CLIMBER“

Cílem úlohy je sestavit a naprogramovat robota tak, aby v časovém limitu 120s samostatně bez jakékoliv další pomoci (ovládání robota pomocí hlasu, bluetooth či jiných komunikačních kanálů není dovoleno) přešel co nejrychleji horský hřeben, který je představován rozmístěnými překážkami. Robot postupuje ze startovní do cílové pozice. O vítězství rozhoduje počet získaných bodů. Body robot získává průjezdem jednotlivými poli hracího hřiště.

Vybavení pro řešení úlohy

Každý tým může použít při řešení soutěžní úlohy pouze díly ze stanovených souprav a dílů. Jsou možné následující varianty sestav souprav a dílů (varianty nelze kombinovat):

  • Základní souprava LEGO® MINDSTORMS® Education 45544 EV3, souprava doplňkových dílů 45560 EV3 a síťový adaptér (8887). Tuto sestavu doporučujeme.

Seznam technických dílů základní soupravy LEGO® MINDSTORMS® Education 45544 EV3

Seznam technických dílů soupravy doplňkových dílů 45560 EV3

nebo

  • Základní souprava LEGO® MINDSTORMS® EV3 Home Edition 31313, souprava doplňkových dílů 45560 EV3 a síťový adaptér (8887). Místo infračerveného senzoru obsaženého v základní soupravě LEGO® MINDSTORMS® EV3 Home Edition 31313 je možné použít 45504 EV3 ultrazvukový senzor a je možné použít navíc jeden 45507 EV3 dotykový senzor.

Seznam technických dílů základní soupravy LEGO® MINDSTORMS® EV3 Home Edition 31313

Seznam technických dílů soupravy doplňkových dílů 45560 EV3

nebo

  • 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). Místo světelného NXT senzoru (4296917) obsaženého v základní soupravě LEGO® MINDSTORMS® Education (9797) je možné použít NXT barevný senzor (např. od  firmy Hitechnic) zejména pro detekci barevných čtverců ve startovním a cílovém prostoru.

Seznam technických dílů základní soupravy LEGO® MINDSTORMS® Education (9797)

Seznam technických dílů soupravy technických dílů 9648 NEBO Seznam technických dílů soupravy technických dílů 9695

Konstrukce robota

Ke konstrukci robota lze využít pouze dílů z výše uvedených sestav (pouze jedné z uvedených variant). Za díly z dané sestavy lze považovat pouze takové díly, které jsou uvedeny v seznamu dílů obsažených v příslušné soupravě (vyobrazeny na kartách příslušných setů). Lze použít jen maximálně takový počet jednotlivých dílů, jaký je uveden v přehledu dílů dané sestavy. Použití vázacích pásků a obalů, s nimiž jsou soupravy dodávány, není přípustné. Díly stavebnice mohou držet pohromadě pouze pomocí standardních spojovacích prvků LEGO.

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. Za porušení pravidel nebude považováno, pokud není kluzný podvozek součástí návrhu robota a vznikl pouze poškozením konstrukce v dané jízdě (např. nárazem do překážky). Porušením pravidla také není dotyk pevné části konstrukce s pojezdovou plochou, pokud se tak stává pouze nahodile (např. při prudkém zastavení), jen krátce (méně než 1s), nebo v době, kdy se robot po pojezdové ploše nepohybuje (např. stojí a zvedá se)

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 EV3 nebo NXT kostky (řídicí jednotka LEGO® MINDSTORMS®). Řídicí jednotka při odevzdání (vrácení zapůjčené) musí obsahovat standardní firmware LEGO® MINDSTORMS®. Při programování EV3 nebo 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!

Pravidla soutěže předpokládají samostatnou práci účastníků (žáků/ studentů). Je dovoleno užívat cizí knihovny a části kódu, které implementují zejména standardní algoritmy. Takové knihovny a části kódu však musí být veřejně dostupné (např. na internetu) a to již před soutěží (alespoň měsíc). Je možné také využít rady třetí strany, ale výsledný program musí být prací členů týmu. Není dovoleno používat programy kolegů (dalších účastníků), pokud se nejedná o případ veřejně dostupného kódu. Členové týmu jsou povinni v případě pochybnosti autorství obhájit tak, že vysvětlí funkčnost dotčených částí programu.

Soutěžní plocha

Soutěžní plocha (hřiště) je vodorovná deska. Celkové rozměry soutěžní plochy jsou 2560 mm (délka) x 1720 mm (šířka). Podkladem soutěžní plochy je šedá laminátová deska ohraněná bočními lištami (laminátová deska), které tvoří nad pojezdovou plochou stěny o výšce 75mm. Soutěžní plocha je pomyslně rozdělena na 9 x 6 (celkem 54 čtverců o velikosti 280mm x 280mm). V každém čtverci může být umístěna překážka (překážky) nebo je pojezdovou plochou. V ROBOSOUTĚŽI pro 2. stupeň ZŠ a odpovídajících tříd víceletých gymnázií budou použita dvě hrací hřiště, které budou spojena mosty. Příklad možného uspořádání hracích hřišť úlohy přechodu horského hřebenu je na obr. 1 Konfigurace horského hřebenu se může mezi jednotlivými jízdami změnit.

Obr. 1 Příklad možného uspořádání hracího hřiště

Horský hřeben bude sestaven ze čtvercových modulů o rozměrech 280 x 280 mm (+-3mm), které jsou slepeny ze třech ohraněných laminátových desek o tloušťce 25mm, takže celková výška je 75mm (typ 1 - viz obr. 2 – pohled ze shora a obr. 3 – pohled zespodu, typ 2 - viz obr. 4 – pohled ze shora a obr. 5 – pohled zespodu). Na každém z 54 čtverců může a nemusí být umístěn čtvercový modul. Pokud tam nebude umístěn, jedná se o pojezdovou plochu. Pokud tam čtvercový modul bude umístěn pouze jeden, bude se jednat o typ 1, pokud jich tam na sobě bude umístěno více, budou se skládat vždy z typu 2 a jako poslední nahoře bude umístěn typ 1.

Obr. 2 Čtvercový modul typ 1 o rozměrech 280mm x 280mm – pohled seshora

Obr. 3 Čtvercový modul typ 1 o rozměrech 280mm x 280mm – pohled zespodu

Obr. 4 Čtvercový modul typ 2 o rozměrech 280mm x 280mm – pohled seshora

Obr. 5 Čtvercový modul typ 2 o rozměrech 280mm x 280mm – pohled zespodu

Kromě výše uvedených čtvercových modulů můžou být použity obdélníkové moduly sestavené ze 3 nebo 4 čtvercových modulů (viz obr. 6 a obr. 7 (trojnásobný modul) a obr. 8 a obr. 9 (čtyřnásobný modul).

Obr. 6 Trojnásobný obdélníkový modul typ o rozměrech 840mm x 280mm (+-3mm) – pohled seshora

Obr. 7 Trojnásobný obdélníkový modul typ o rozměrech 840mm x 280mm (+-3mm) – pohled zespodu

Obr. 8 Čtyřnásobný obdélníkový modul typ o rozměrech 1120mm x 280mm (+-3mm) – pohled seshora

Obr. 9 Čtyřnásobný obdélníkový modul typ o rozměrech 1120mm x 280mm (+-3mm) – pohled zespodu

Na obr. 10 je foto obou dvou mostů a na obr. 11 pak foto obou dvou mostů a jednotlivých překážek (čtvercových modulů).

Obr. 10 Trojnásobný a čtyřnásobný obdélníkový modul (pohled zespodu)

Obr. 11 Trojnásobný, čtyřnásobný obdélníkový modul a jednotlivé překážky (pohled seshora)

Trojnásobný nebo čtyřnásobný obdélníkový modul můžou být použity jako mosty nebo jako tunely. V případě tunelu v horském hřebenu budou minimální rozměry otvoru pro průjezd robota 280 (šířka) x 225mm (výška, +-3mm). Na obr. 12, obr. 13 a obr. 14 je fotka možného uspořádání s mostem na jednom ze dvou hracích hřišť s použitím  trojnásobného modulu.

Obr. 12 Příklad možného uspořádání jednoho hracího hřiště s mostem s využitím trojnásobného modulu

Obr. 13 Příklad možného uspořádání jednoho hracího hřiště s mostem s využitím trojnásobného modulu

Obr. 14 Příklad možného uspořádání jednoho hracího hřiště s mostem s využitím trojnásobného modulu

Obě dvě hřiště budou spojeny mosty (viz obr. 1). Most bude představován trojnásobným obdélníkovým modulem (viz obr. 6 a obr. 7) nebo jeho zjednodušenou verzí (viz náčrtek na obr. 15).

Obr. 15 Náčrtek zjednodušené verze mostu, který může spojovat obě hrací hřiště.

Horský hřeben bude tvořen moduly o výšce 75mm, které bude možné pokládat na sebe. Hřeben může být libovolně vysoký. Vždy bude existovat minimálně jedna cesta přes horský hřeben ze startovní do cílové pozice. Všechny cesty budou přímé a jejich převýšení bude při přechodu z jednoho modulu na druhý sousední modul maximálně 75mm. Příklad možného uspořádání hracích hřišt je na obr. 16.

Obr. 16 Možné uspořádání hracích hřišť

Poz.:

 představuje na obr. 16 čtvercový modul typ 1 (výška 75mm)

 představuje na obr. 16 čtvercový modul typ 2, na němž je umístěn čtvercový modul typ 1 (výška 150mm)

Ve startovním a v cílovém prostoru budou umístěny barevné čtverce (modré ve startovním a červené v cílovém prostoru), které by měli umožnit soutěžícím robotům rozpoznat startovní a cílový prostor (viz. např. obr. 13 (startovní prostor) a obr. 14 (cílový prostor)).

Pravidla pro přechod horského hřebenu

Úkolem robota v každé soutěžní jízdě je přejet horský hřeben (od startovní do cílové pozice), nebo jeho co největší část v daném časovém intervalu. Postup robota přes hřeben je bodován. Cílem je tak získat co největší počet bodů.

Před začátkem každé soutěžní jízdy mají hráči na základě požádání k dispozici přípravný čas pro kalibraci senzorů či výběr programu z řídicí jednotky (NXT nebo EV3 kostka). Přípravný čas je přitom limitován maximální délkou jedné minuty. Během tohoto času není dovoleno nahrávat řídicí programy do řídicí jednotky (NXT nebo EV3 kostky). Po přípravě soutěžící umístí svého robota do startovního prostoru označeného START (viz obr. 1). Robot musí ve startovním prostoru spolehlivě samostatně stát neomezeně dlouho (např. test 60 s).

Robot se může ve startovním prostoru dotýkat pouze pojezdové plochy a boční lišty do výšky 60 mm. Robot se také smí dotýkat boční stěny překážky sousedící se startovním prostorem, nejvýše však do výšky 60 mm nad pojezdovou plochou. Robot se nesmí dotýkat jakoukoliv částí pojezdové plochy, překážek a boční lišty mimo startovní prostor s výjimkami uvedenými výše. Robot musí být ve startovním prostoru svojí větší částí. Větší částí se rozumí, že nad danou oblastí je těžiště robota a zároveň největší (více než 50 %) část plochy průmětu robota je v dané oblasti. Pro stanovení plochy průmětu robota vycházíme z jeho svislého průmětu do pojezdové plochy. Plochu stanovíme jako svislému průmětu opsaný obdélník nejmenší plochy se stranami rovnoběžnými s okraji hřiště.

Robota soutěžící spustí stisknutím tlačítka (na řídicí jednotce NXT nebo EV3 nebo pomocí dotykového senzoru) na pokyn hlavního rozhodčího soutěže. Stisk tlačítka (spuštění robota) nesmí ovlivnit stabilitu robota ve startovním prostoru (zejména nesmí dojít k posunutí robota ve směru k cílovému prostoru). Musí být zcela zřejmé, že nedošlo k ovlivnění stability robota. Robot se rozjede po uplynutí časové prodlevy 5s (pokud by se rozjel dřív, bude v dané jízdě diskvalifikován). Zároveň bude spuštěna časomíra. 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 dané soutěžní jízdě.

Po spuštění časomíry má robot 120 sekund na dojetí co nejblíže k cíli. Robot může překonávat jakýmkoliv způsobem horský hřeben.

Robot nesmí mít v paměti zadán explicitně plán horského hřebenu.

Každý robot soutěžního týmu bude mít k dispozici na výběr ze tří různých cest (cesty mohou být stejné) a to tak, že první soutěžící robot si vybírá z cest 1,2 nebo 3 a druhý soutěžící robot si vybírá z cest 4, 5 nebo 6 (viz obr. 17 – červené číslice ve startovním prostoru).

Obr. 17 Označení cest pro soutěžící roboty

Soutěžní jízda bude ukončena dříve pokud:

  • Robot není schopen bez pomoci pokračovat
  • Robot opustí hrací plochu
  • Soutěžící se dotkne robota nebo ho odstraní z hrací plochy
  • Soutěžící robot svou větší částí přejede do prostoru druhého soutěžícího robota
  • Pokud robot dosáhne cílového prostoru a zastaví

Pokud je soutěžní jízda ukončena dříve, než uplyne časový limit, robot je odstraněn z hrací plochy a jsou mu přitom započteny doposud získané body.

Pokud robot svou větší částí přejede do prostoru druhého soutěžícího robota a ovlivní tím jeho jízdu, bude druhému soutěžícímu robotu umožněno jízdu opakovat.

Bodování

Bodování přejezdu horského hřebenu je uvedeno na obr. 18. Bod bude robotu připočten, pokud se bude nacházet svojí větší částí nad modulem v daném sloupci. Robot dosáhne cílového prostoru, pokud bude v cílovém prostoru svojí větší částí. Robot v cílovém prostoru nemusí zastavit. Pokud robot dosáhne cílového prostoru, získá k 18 bodům za daný sloupec navíc bonus 4 bodů, a pokud navíc v cílovém prostoru zastaví, získá další 2 body tzn., že za přejezd celého horského hřebenu ze startovní do cílové pozice může robot získat 24 bodů.

Obr. 18 Bodování přejezdu horského hřebenu

Na hracích hřištích budou navíc v každé konfiguraci na každé cestě 0 až 5 vrcholů (pole s maximální výškou – na konfiguraci z obr. 17 jsou takové vrcholy dva na cestách označených 2 a 5, vrcholy čtyři na cestách označených 3 a 4 a na cestách označených 1 a 6 není takový vrchol žádný). Pokud robot v průběhu přejezdu horského hřebenu vystoupá na některý z těchto vrcholů, získá za každý z nich bonus 4 bodů. Bonus získá za každý vrchol pouze jednou.

Organizace soutěže

1. kolo soutěže

V prvním kole bude mít každý ze soutěžících týmů postupně 3 pokusy na hracím hřišti s cílem získat co největší počet bodů. Mezi těmito pokusy může dojít ke změně konfigurace horského hřebenu.

Pořadí soubojů:

  • 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 ve třech pokusech (soubojích) daným robotem je určeno pořadí po prvním kole. Stanovovat pořadí se bude takto:

  1. Celkovým počtem bodů (součet tří 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 bodů získaných v součtu ze dvou pokusů (soubojů).
  4. Hod hrací kostkou (hozené vyšší číslo vyhrává, v případě rovnosti se hází opakovaně do rozhodnutí).

Do 2. kola soutěže postupuje 16 týmů podle pořadí.

2. kolo soutěže

 2. kolo soutěže bude probíhat ve formě vyřazovacího systému na dvě porážky. Vyřazovací systém na dvě porážky je méně obvyklá modifikace vyřazovacího systému, rozpisu utkání turnajů některých her a sportů (tzv. oboustranný pavouk). Turnajem nepostupují jen vítězové, ale i účastníci, kteří prohráli zatím jen jednou. Graf rozpisu utkání se skládá jak z části pro vítěze jako ve vyřazovacím systému, tak i části pro účastníky, kteří již jednou prohráli.

Páry účastníků do turnaje vstupují podobně jako ve vyřazovacím systému, tedy obvykle losem nebo s pomocí nasazování tak, aby se dva „papírově“ nejsilnější mohli sejít jako neporažení až ke konci turnaje. Na začátku jsou všichni ve větvi vítězů. Ti, co vyhrají, postupují do druhého kola. Ti, kteří prohrají, přecházejí na začátek větve poražených.

Vítěz každého kola ve větvi vítězů se v následujícím kole setká s dalším jiným vítězem z této větve. Poražený z tohoto duelu přechází do větve poražených. Vítěz každého kola ve větvi poražených se v následujícím kole setká s některým poraženým z větve vítězů. Pro poražené ve větvi poražených turnaj končí, neboť prohráli již podruhé.

Na konci turnaje se vítěz větve vítězů utká v zápase o celkové vítězství s vítězem větve poražených. Pokud v tomto utkání vyhraje vítěz větve poražených, hraje se ještě jeden zápas mezi těmito dvěma účastníky. Tím je zaručeno, že vítěz turnaje jako jediný neokusí porážku více než jednou.

2. kolo soutěže bude organizováno jako vzájemné utkání dvou robotů v jedné jízdě. Vítězem utkání se stává tým, který získá v této jízdě více bodů. Pokud týmy dosáhnou maximálního počtu bodů  (včetně bodů za dosažené vrcholy a bodů za zastavení v cílovém prostoru), zvítězí tým, který dosáhl tohoto maximálního počtu bodů (zastavil v cílovém prostoru) prokazatelně dříve. Jestliže oba týmy získají maximální počet bodů za stejný čas (nebudeme schopni rozhodnout prokazatelně, který tým byl rychlejší), bude následovat druhá jízda a pokud ani ta nerozhodne o vítězi, bude následovat hod hrací kostkou (vyšší číslo vyhrává, v případě rovnosti se hází opakovaně do rozhodnutí).

 Obecná ustanovení

Pokud není uvedeno jinak, vede porušení kteréhokoliv z uvedených pravidel k diskvalifikaci robota v dané jízdě (prohra v dané jízdě). O dodržení pravidel a diskvalifikaci rozhoduje hlavní rozhodčí (Martin Hlinovský nebo jím pověřený zástupce) dohlížející na průběh soutěže. Jeho rozhodnutí je konečné.

Kterýkoliv člen týmu může podat protest proti výsledku v dané jízdě ihned po jejím skončení (maximálně však do 60 s od jejího skončení). Na protesty podané po tomto časovém limitu nebude brán zřetel.

Pokud nebude po zahájení souboje (jízdy) spuštěna časomíra (chyba organizátorů) bude souboj (jízda) okamžitě po tomto zjištění přerušena a bude se opakovat. Souboj (jízda) se nemusí opakovat, pokud by byl zřejmý vítěz i bez spuštěné časomíry.

Organizátor soutěže má právo ověřit autorství programu v robotovi formou dotazů k jeho funkcionalitě. Pokud ani jeden člen týmu nebude schopný odpovědět na otázky týkající se funkce robota, bude tím zpochybněno autorství programu a bude to považováno za porušení pravidel soutěže. Účastníci na požádání musí umožnit organizátorům nahlédnout do kódu programu za účelem ověření, zda odpovídá pravidlům soutěže. V těchto případech porušení pravidel si organizátor vyhrazuje právo takový tým vyloučit ze soutěže, a to kdykoliv v průběhu soutěže až do chvíle vyhlášení celkových výsledků. Vyloučený tým pak bude v další části soutěže nahrazen týmem, který byl naposledy vyřazen vyloučeným týmem.

Žák/ student se může účastnit soutěže pouze jako člen jednoho týmu. Změna týmu, v němž se dotčený soutěže účastní, je možná pouze na základě souhlasu organizátora (hlavního rozhodčího, Martin Hlinovský čí pověřený zástupce). Nový žák/student nemůže být zařazen do týmu (nahradit jiného žáka/ studenta), pokud se již tento žák/ student soutěže zúčastnil jako člen jiného týmu (robot tímto týmem připravený se dostavil ke startu v první jízdě).