Соревнования роботов на LEGO EV3: дисциплины, правила и подготовка

Какие дисциплины бывают

Названия у организаторов разные, но суть дисциплин повторяется. В таблице — параметры из нескольких региональных регламентов. Перед подготовкой сверьтесь с положением своего соревнования: размеры поля и время попытки могут отличаться.

Сумо

Два робота стартуют в круге и выталкивают друг друга. Поле — белый круг диаметром 1 м с чёрной каймой 5 см. Робот не больше 25×25×25 см и не тяжелее 1 кг, управлять им с пульта нельзя.

Длительность схватки задаёт регламент: в одном положении это три схватки по 30 секунд, в другом — раунд до 90 секунд и матч до двух побед. Бывает и требование к программе: в одном из регламентов после нажатия кнопки робот обязан выждать 2 секунды и подать короткий звуковой сигнал, и только потом атаковать.

Что работает в конструкции:

• Масса у предела. Тяжёлого робота труднее сдвинуть. Добирайте до 1 кг, но держите груз как можно ниже.
• Клин или ковш спереди. Он поддевает соперника, и его колёса теряют сцепление с полем.
• Тяга вместо скорости. Резиновые колёса и понижающая передача дают силу толкать. Как её подобрать — в статье о зубчатых передачах.
• Зазор над полем. Некоторые регламенты требуют не меньше 8 мм между роботом и полем и проверяют это балкой Technic.

Базовый алгоритм: ультразвуковой датчик ищет соперника, робот разворачивается к нему и едет вперёд. Датчик цвета смотрит вниз и, увидев чёрную кайму, даёт команду отъехать к центру. Оба условия проверяются в одном цикле, без длинных пауз.

Кегельринг

Робот стоит в центре круга и выталкивает кегли за его границу. Соперника нет, есть секундомер, поэтому кегельринг удобен для первых соревнований: результат зависит только от своей команды.

Типичные параметры: белый круг диаметром 1 м с чёрной линией 50 мм, 8 кеглей, попытка — 60 секунд. В одном из регламентов кегли — белые цилиндры диаметром 70 мм и высотой 120 мм, массой до 50 г, но размер и вид кеглей у организаторов отличаются. Выталкивать их обычно разрешено только корпусом: захваты и липкие детали запрещены.

Простой алгоритм, с которого стоит начать:

1. Поворачиваться на месте, пока ультразвуковой датчик не увидит предмет ближе 45 см — дальше уже край круга.
2. Довернуть ещё немного: датчик замечает край кегли раньше, чем её центр.
3. Ехать вперёд, пока датчик цвета не увидит чёрную линию.
4. Вернуться в центр задним ходом на то же число оборотов колёс и повторить поиск.

Робот, который возвращается в центр по энкодерам, тратит на каждую кеглю примерно одинаковое время. Так проще прикинуть, уложится ли он в минуту и где искать лишние секунды.

Следование по линии

Робот проходит трассу по чёрной линии на белом поле. Поле часто размером 1200×2400 мм, линия шириной 18–25 мм, на попытку — 2 минуты. Бывают усложнения: перекрёстки, горка, препятствия на линии.

Ключ к скорости — регулятор на отражённом свете вместо режима «цвет». Как он устроен, мы разбирали в статье о датчиках EV3. С двумя датчиками цвета робот увереннее проходит перекрёстки, но второй датчик в набор 45544 не входит — его покупают отдельно.

Шагающие роботы

Задача — пройти дистанцию без колёс. В регламенте обычно сказано, что колёса и гусеницы не должны касаться поверхности. Иногда добавляют, что точки опоры ног не могут описывать правильную окружность: так отсекают «колесо со спицами». В одном из положений дистанция — 236 см по дорожке шириной 55 см, на попытку 2 минуты, побеждает самый быстрый.

Надёжнее всего начинать с кривошипно-шатунного механизма: мотор крутит ось, а она через рычаги переставляет ноги. Два мотора, по одному на сторону, позволяют подруливать, если робот уводит в стенку.

В первой части наших инструкций «Шагающие роботы» 12 моделей — от двуногого робота до восьминогого. Их удобно разбирать по механизму: сколько ног, как они связаны, где центр тяжести.

Лабиринт

Робот ищет выход из лабиринта со стенками. Размеры ячеек и правила задаёт организатор, поэтому здесь особенно важно начинать с регламента.

Простейшая стратегия — «правило правой руки»: робот держится правой стены и поворачивает туда, где есть проход. Для этого нужен ультразвуковой датчик, который смотрит вбок или вперёд, и точные повороты на 90° по гироскопу.

Как готовить команду

План подходит для любой дисциплины:

1. Найдите положение соревнования и выпишите ограничения: размеры и масса робота, поле, время попытки, что запрещено.
2. Сделайте поле в кабинете. Круг для сумо и кегельринга чертят на баннерной ткани или листе ПВХ, линию трассы клеят чёрной изолентой.
3. Соберите надёжную тележку и добейтесь, чтобы она ехала прямо и поворачивала на 90° без отклонений.
4. Добавьте то, что нужно дисциплине: ковш, ноги, датчик, смотрящий вниз.
5. Проведите не меньше 20 тренировочных попыток и записывайте результат. Так видно, стабилен ли робот, а не только удачен ли один заезд.
6. Отрепетируйте старт и ремонт: кто нажимает кнопку, сколько длится пауза, где лежат запасные детали и заряженные батареи.

Готовые материалы

Если не хочется начинать с чистого листа, возьмите готовые модели и разберите их с учениками:

Проект соревновательной робототехники EV3600 ₽Инструкции EV3 «Шагающие роботы», ч. 1500 ₽Набор инструкций «163 проекта Lego EV3»2 000 ₽

Конспекты занятий по теме: «Сумо», «Шагающий робот» и «Соревнование „Лабиринт“».

Вопросы и ответы