Кирилл В (vakhnenko) wrote,
Кирилл В
vakhnenko

Я, и роботы

Начал было писать о внеклассных мероприятиях в школах США, но потом понял что секция про роботостроительство разрастается просто до неприличных размеров, и решил ее вынести в отдельный пост.



Итак. Есть такая штука -- FIRST Robotics Competition. Соревнование школьных команд в строительстве роботов. Каждый год даются некие условия игры (всегда разные), под них и строятся роботы.

Чтобы читатель лучше себе представил масштабы: В 2007 в нем приняло участие 1303 команд и 32500 школьников из США, Англии, Мексики, Израиля, Голландии и других стран; большинство команд конечно американские.

Регистрация обходится в пять тысяч долларов; команде высылается кит с частями -- моторы, пневматика, электроника, аккумуляторы. Можно конечно заказывать дополнительные компоненты, однако есть жесткая планка: цена одного добавочного компонента не может превосходить 400 долларов, весь дополнительный бюджет не может превосходить 3500 долларов. Ну и плюс ограничение по весу робота, 50-60 килограмм -- в разные годы разное. Это все чтобы команды с богатыми спонсорами не отымели в пыль команды из менее удачливых школ.

На строительство дается два-три месяца, потом робота надо выслать по почте на место проведения соревнования, ибо 1) бандура тяжелая 2) судьи должны удостовериться что робот соответствует регламенту (т.е. вес, размер, цена компонентов и проч.). Само соревнование начинается где-то через месяц после отправки робота по почте.

Нашим спонсором два года выступала NASA, ибо в городке в котором я посещал школу располагается NASA Glenn Research Center (очень крутая весч, для тех кто не в теме). Они дали нам денег на вступительный взнос -- $5000, дали в качестве "советника" одного из своих инженеров (впрочем помог он нам мало, да оно так и надо -- понту-то если за тебя робота проектирует другой), ну и на доп. части емнип подкинули тысячу-две.

Участвовал я в соревновании два года -- в 11 и 12 классах. К сожалению после того как выпустился костяк команды -- я и несколько моих друзей -- оно все в моей школе захирело.

11 класс

Соревнование

Описание:
Stack Attack

Правила проще пояснить с помощью этой картинки:


Итак, цель соревнования -- набрать как можно больше очков. Очки набираются так:

1) Кол-во коробок в своей очковой зоне, помноженное на самый высокий находящийся в ней штабель (т.е. если самый высокий штабель это три коробки, и в зоне находится восемь, то получаешь 24 очка)
2) За каждого робота на вершине рампы по окончанию времени -- дополнительные 25 очков команде

Соревнование длиться 2 минуты. Первые 15 секунд -- автономное время, роботы действуют по заложенным алгоритмам. Мы тупо прописали нужное кол-во оборотов на моторы по времени, чтобы робот огибал рампу и сбрасывал коробки на другую сторону. Кое-кто изощрялся с оптическими сенсорами, четыре белые полосы на полу именно для того. Оставшиеся 105 секунд -- дистанционное управление.

Стратегий было множество:
- собирать кучу коробок в свое зоне
- делать штабеля
- выталкивать коробки другой команды из их очковой зоны, рушить их штабеля
- забраться на рампу и играть в "царя горы"
- все понемножку

Наша команда

Размеры робота жестко регламентированы. Чтобы увеличить фронтальную проекцию и собрать побольше коробок решено было сделать "руки", активируемые пневматикой. Далее, чтобы у нас было хорошее сцепление и чтобы фиг нас кто столкнул с рампы, решено было сделать ходовую часть гусеничной.

Нашлась куча фоток с 11 класса. Вот подборка:

Подвал одного из участника нашей команды. Вообще американцы увлекаются подобными хобби -- строительство чего-то своими руками, и подвалы такие у многих есть.




Участники















Мужик посередине -- тот самый инженер НАСА. Как-то разговорились с ним, он рассказал что занимался проектированием ионных двигателей.


Справа -- владелец собственно самого подвала (ну и дома над ним, хех)


Генерим концепты






Строим





























Робот готов. Вид изнутри


Видны:
- два мотора -- по одному на каждую гусеницы. Могут вращаться в обоих направлениях
- компрессор
- стойка для аккумулятора (посередине). Сам аккум можно посмотреть на фотках строительства робота, выше
- баллоны для пневматики (на крышке)
- вентиляцию (сзади)

Вид сверху


Видны:
- пневматическая "рука" который мы будем грести коробки.
- радио (посередине слева)
- контроль пневматики (слева сзади)
- предохранители (справа сзади)
- компьютер (плоская черная фигня справа)
- аварийный выключатель (по условиям соревнования каждый робот обязан на видном месте иметь кнопку, которая мгновенно обесточивает все системы)

Естественно для соревнования мы все это накрыли крышкой, в собранном виде наш робот выглядел как конченный ахтунгпанцер. Правда фоток его в таком виде почему-то у меня нет :(

Дистанционное управление -- двумя джойстиками. Каждый контролировал одну отдельно взятую гусеницу; чем дальше отклонение джойстика в вертикальной оси -- тем быстрее крутится мотор. Контроль пневматической хваталки -- триггер на одном из джойстиков

В общем и целом у нас было довольно большое количество проблем, особенно с ходовой частью. Впрочем об этом подробнее в следующей части. В соревновании мы заняли места где-то вверху второй половины финалистов (т.е. мы были хуже чем средняя команда)

Я-дезигнер!

Ну и. Помню в первый и последний раз в жизни попробовал свои силы в качестве веб-дезигнера: сделал сайт, кнопки, все дела. Вот например мой говнобаннер того чуда в перьях

Молот-с-гаечным-ключом слева тоже моих рук дело, два года пока мы участвовали в этих соревнованиях оно было нашей официальной эмблемой =)

12 класс

Соревнование

Описание:
Raising the Bar

Правила проще пояснить с помощью этой картинки:


Время соревнования -- те же 2 минуты.

Автономный режим (15сек): надо сбить малые желтые мячики, что находятся по бокам поля. Бонус -- 10 очков, и немедленно на поле падают фиолетовые мячи. Если желтый мяч сбить не удается, фиолетовые мячи падают по истечении 40 секунд (т.е. ощутимая потеря времени).

Забивать надо в "ворота" -- структуры из вертикальных труб. фиолетовые мячи надо кидать/класть туда, каждый мяч дает 5 очков. Если на ворота положить большой желтый мяч, очки полученные с этих ворот удваиваются.

Еше можно выпинывать фиолетовые мячи противника за пределы поля, для этого предусмотрены вырезы на задней стенке поля (см. картинку).

Также. Если до истечения времени робот сможет повиснуть на перекладине посередине поля -- т.е. висеть на ней, не касаясь земли -- то команда получает дополнительные 50 очков. Трудность в том что высота перекладины 9 футов (2.7 метра), а высота робота в начале раунда по регламенту не может превышать 5 футов (1.5метра). Еще трудность в том что чтобы добраться туда, надо либо обгнуть неподвижные ворота, либо вскарабкаться на две ступени, каждая высотой 6 дюймов (15 см).

Наша команда

Опыт -- сын ошибок трудных.

На предыдущем роботе мы умучились со следующими проблемами:
- недостаточная мощность (в силу наличия всего двух моторов) -- нас без проблем сталкивали с рампы
- гусеницы постоянно соскакивали с катков при резких поворотах, пришлось даже вводить определенные программные ограничения. То что они обеспечивали немного больше сцепляемости с поверхностью мало помогло, см. два мотора
- ахтунгпанцирная броня весила много, толку от нее было мало

Решено было:
- ставить четыре мотора вместо двух
- нафиг гусеницы, ставить колеса. Впрочем управление осталось тем же -- два джойстика, каждый контролирует обороты моторов на одной из сторон робота
- вместо бронированой коробки сделать скелет из балок, потом накрыть его легкими металлическими или даже пластиковыми листами. В конце концов накрыли пластиковыми, перевес и так был офигенный, как мы изощрялись чтобы втиснуться в 125 фунтов (56кг) -- ух

Для соревнования мы выбрали следующую стратегию: взобраться на ступеньку и повиснуть на перекладине. 50 очков наши, а там хоть трава не расти. Для того сделали на теле робота "мачту", общая высота как раз пять футов. К мачте прикреплена "рука" с крюком, небольшой мотор крутит шестерню и крюк поднимается вверх по окружности



В автономном режиме мы нашим крюком хотели попытаться сбить желтый "бонусный" мячик.

Для взбирания на ступеньки мы сделали четыре пневматические "ноги", две спереди и две сзади, обе с наконечниками малого трения (т.е. чтобы скользили хорошо). Механизм подъема на ступень элементарный -- робот подьезжает к ступени, передние пневматическое ноги нависают на ней. Далее они активируются, упирается о ступень и приподнимают тушу. Задние колеса газуют, передние колеса въезжают на ступень. Далее активируются задние "ноги", робот поднимается на уровень со ступенью, передние колеса газуют, задние колеса въезжают на ступень. Далее поднимаем задние ноги и можно ехать дальше. Процесс поднимания мы забили в программный код, все что надо было сделать оператору -- подъехать в упор к ступени, и нажать на кнопку.

Для "подтягивания" механизм такой: робот въезжает под перекладину, поднимается на всех четырех пневматических "ногах", начинает закидывать крюк.



Как только закинул -- "ноги" поднимаем, робот остается висеть. Вуаля!



Строительство, соревнования

К своему огромному сожалению просерил все фотки :(((( А жаль -- машина получилась добрая. Кинул клич по фейсбуку, если кто что пришлет -- вывешу тут позже.

Ну а соревнования. В общем и целом -- в грязь лицом не ударили. Висели как надо, даже ко второй половине соревнований довели автономный режим =)

Правда напарники достовались куевые, один робот вообще сломался прямо на стартовой площадке и мы вынуждены были играть в одиночку против двух роботов соперников. Заняли мы, если я не ошибаюсь, 30 место из ста с гаком участников.
Tags: американские школьники
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 7 comments