Zadání soutěžní úlohy - Požární zásah

Zadání úlohy - Požární zásah

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) eliminoval co nejvíce ohnisek požárů. O vítězství rozhoduje větší počet eliminovaných ohnisek požáru, které budou odpovídat počtu získaných bodů.

Vybavení pro řešení úlohy

Každý tým obdrží na začátku semestru základní soupravu LEGO® MINDSTORMS® Education (9797), soupravu technických dílů (9648 - doplňkové pasivní díly), síťový adaptér (9833) a gyroskopický senzor (1044), které po skončení semestru (nejpozději však do 15.1.2016) vrátí v kompletním stavu (a pokud možno přerovnané stavebnice podle vyobrazených dílů na jednotlivých kartách) na Katedře řídicí techniky nebo Katedře měření (podle toho, na které katedře mu byly zapůjčeny). Při odevzdání bude NXT kostka obsahovat standardní firmware LEGO MINDSTORMS!

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). Použití vázacích pásků a obalů, s nimiž jsou sady dodávány, není přípustné. Díly stavebnice mohou držet pohromadě pouze pomocí standardních spojovacích prvků LEGO.

Robot nesmí mít při startu půdorys větší než 28cm (délka) x 28cm (šířka).

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 kostky (řídicí jednotka LEGO® MINDSTORMS®). Řídicí jednotka při odevzdání musí 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 (pojezdové plochy), kterou bude robot projíždět je 2520mm (délka) x 1680mm (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 umístěn strom nebo kameny (překážka) nebo je pojezdovou plochou. Kromě pevně umístěnného (neměnného) startovního boxu bude na soutěžní ploše umístěno náhodně 11 překážek představujících stromy nebo kameny. Příklad možného uspořádání je na obr. 1 a fotografie skutečného provedení pak na obr. 2.

Obr 1: Příklad uspořádání soutěžní plochy

Obr. 2: Fotografie skutečného provedení soutěžní plochy

Každý čtverec, který je pojezdovou plochou, je osazen elektronickým modulem kruhového tvaru o průměru 50mm. Modul je zasazen do laminátové desky tak, že nevyčnívá nad pojezdovou plochu. Vlastní elektronický modul je osazen řídicí elektronikou, LED indikací a Hallovými senzory. Hallův senzor v elektronickém modulu je aktivován na základě přítomnosti magnetu nad ním. Při průjezdu robota nad elektronickým modulem dojde prostřednictvím magnetu k aktivaci senzorů (reagují na náběžnou hranu) a současně změně barvy LED indikace. K další změně barvy dojde se zpožděním 1s při opětovné aktivaci senzorů (náběžné hraně).

Každý robot proto musí být vybaven magnetem/magnety. Na robotu bude umístěn technický díl 3703 (viz obr. 3), do kterého budou vlisovány 3 magnety. Technický díl s magnetem spolehlivě aktivuje senzor, pokud není výše než 10mm nad pojezdovou plochou a alespoň jeden z magnetů je nad elektronickým modulem. Doporučujeme umístit technický díl tak, aby byl symetricky od středu osy robota. Pokud je modul s megnety výše než 50mm nad pojezdovou plochou, je jisté, že nedojde k aktivaci senzoru elektronického modulu.

Obr 3: Technický díl 3703

Stromy a kameny (překážky) představují čtvercové moduly o rozměrech 280 x 280 mm, které jsou slepeny ze třech ohraněných laminátových desek o tloušťce 25mm, takže celková výška je 75mm (viz obr. 4 – pohled ze shora a obr. 5 – pohled zespodu). Stromy a kameny (překážky) budou upraveny tak, aby se při běžném kontaktu s robotem nepohybovaly.

Obr. 4 Čtvercový modul představující stromy a kameny (překážky) o rozměrech 280mm x 280mm – pohled zeshora

Obr. 5 Čtvercový modul představující stromy a kameny (překážky) o rozměrech 280mm x 280mm – pohled zespodu

Pro snazší odhalení ohniska požáru (předpokládáme použití 9844 světelného senzoru (NXT) nebo EV3 světelného a barevného senzoru) můžou týmy využít červeného filtru (viz obr. 6), který se předřadí před vlastní světelný senzor (viz obr. 7). Červené filtry jsou k dispozici k zapůjčení všem přihlášeným týmům.

Obr. 6 Červený filtr pro snažší odhalení ohniska požáru

Obr. 7 Možné upevnění červeného filtru na světelném senzoru

Pravidla pro soutěžní jízdu

Úkolem robota v každé soutěžní jízdě je eliminovat co největší počet ohnisek požáru v daném časovém intervalu. Ohnisko požáru představuje elektronický modul, který svítí červeně. Aktivací elektronického modulu dojde ke změně indikované barvy. Za eliminaci ohniska požáru považujeme změnu barvy elektronického modulu z červené na zelenou indikovanou barvu. Pokud se podaří robotu eliminovat jedno ohnisko požáru (změna z červené na zelenou barvu), je robotu připočten jeden bod. Pokud robot naopak vytvoří nové ohnisko požáru (změna ze zelené na červenou barvu), je robotu bod odečten. Cílem je nasbírat co největší počet bodů.

Na soutěžní ploše bude umístěno vždy 40 elektronických modulů s LED indikací, z nichž na začátku jízdy vždy 20 bude rozsvíceno červeně (představují ohniska požáru) a 20 bude rozsvíceno zeleně (uhašené ohniska požáru). Na začátku každé jízdy bude robot mít 20 bodů. Pokud se podaří eliminovat všechna ohniska požárů, může robot získat maximálně 40 bodů. Naopak pokud založí nová ohniska požáru, může mít na konci jízdy 0 bodů.

Robot musí po startu opustit stratovní box a projet (dotknout se) minimálně 5 různých čtverců. Pokud robot tuto podmínku nesplní, bude mu zapsáno jako výsledek jízdy 0 bodů.

Mezi jednotlivými jízdami se může změnit jak poloha stromů a kamenů (překážek), tak se může změnit i poloha ohnisek požáru s tím, že jich bude vždy 20.

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

UPOZORNĚNÍ: Během tohoto přípravného času není dovoleno soutěžícím robotu jakýmkoliv způsobem sdělit (zadat) zejména informace o umístěné překážek (stromů a kamenů) a rozmístění ohnisek požáru. Robot musí být schopný samostatně bez jakékoliv další pomoci (ovládání robota pomocí hlasu, bluetooth či jiných komunikačních kanálů) se pohybovat po soutěžní ploše a vyhledávat a následně eliminovat ohniska požáru.

Po přípravě soutěžící umístí svého robota do pozice označené START (viz obr. 1).

Robota soutěžící spustí stisknutím tlačítka (na řídicí 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 dané soutěžní jízdě.

Po spuštění časomíry mají roboti 90 sekund na eliminaci co největšího počtu ohnisek požárů (odpovídá počtu získaných bodů)

Robotu je dovoleno překonávat stromy a kameny (překážky) umístěné uvnitř soutěžní plochy.

Soutěžní jízda bude ukončena dříve pokud:

  • Robot není schopen bez pomoci pokračovat.
  • Robot opustí hrací plochu

Pokud je soutěžní jízda ukončena dříve, než uplyne časový limit, robot je odstraněn z hrací plochy a jsou mu přitom započteny doposud získané body (odpovídají počtu eliminovaných ohnisek požárů). V jedné jízdě může robot získat maximálně 40 bodů (budou eliminovány všechny ohniska požáru).

Obecná ustanovení

Pokud není uvedeno jinak, vede porušení kteréhokoliv z uvedených pravidel k diskvalifikaci robota v dané jízdě. V zápisu bude uvedeno, že v dané jízdě získal 0 bodů. O dodržení pravidel a diskvalifikaci rozhoduje hlavní rozhodčí (vyučující) dohlížející na průběh soutěže. Jeho rozhodnutí je konečné

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

1. kolo soutěže

V prvním kole bude mít každý ze soutěžících týmů postupně 2 pokusy o eliminaci co největšího počtu ohnisek požáru s cílem získat co největší počet bodů. Mezi prvním a druhým pokusem se může změnit poloha stromů a kamenů (překážek) a může se změnit poloha ohnisek požáru s tím, že jich bude vždy 20. Příklad tabulky pro zápis výsledků je na obr. 8

Obr. 8: Příklad tabulky pro zápis výsledků v 1. kole

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
  • atd.

Stanovení pořadí týmů v prvním kole:

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

1. Celkovým počtem bodů (součet dvou jízd).

2. Při rovnosti bodů dvou nebo více týmů rozhoduje větší počet bodů získaných v jednotlivé jízdě.

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

2. kolo soutěže

Do druhého kola postoupí šestnáct nejlepších týmů, přičemž budou nasazeni do 2. kola (vyřazovacích bojů) podle následujícího klíče: Vítěz prvního kola bude nasazený proti nejhoršímu týmu z prvního kola (16. tým), druhý tým z prvního kola bude nasazený proti patnáctému týmu atd. Nasazení týmů ve 2. kole (vyřazovací systém) je na obr. 9.

Obr. 9: Nasazení týmů ve 2. kole (vyřazovací systém).

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 ve dvou po sobě jdoucích jízdách. Vítězem se stává robot, který v součtu z obou jízd získá větší počet bodů. V případě rovnosti bodů rozhodne o vítězi větší počet bodů nasbíraných v jednotlivé jízdě. Pokud by ani toto kritérium nerozhodlo o vítězi, bude následovat hod hrací kostkou (hozené vyšší číslo vyhrává, v případě rovnosti se hází opakovaně do rozhodnutí).