Файл: Учебнометодическое пособие для педагогов 1 Оглавление введение.pdf

24
1 действие. Считываем данные с датчиков освещенности заходим в яркость, отраженного света Записываем их в логический блок И (Красный блок)
2 действие. Соединяем логический блок с переключателем, который выставлен в логическое значение.

25
3 действие. В условие ставим поворот налево.
4 Действие. Повторяем считывание датчиков освещенности и логический блок
Значение датчика освещенности 1 становится меньше 5, а датчика с портом 3 больше 5. В этом случае чёрную линию видит правый датчик.
Поворот делается направо, поэтому правый мотор (порт А) вращается назад , мощность со знаком минус, а левый мотор (порт B) вращается вперед. Осуществляется поворот направо. В цикле движения выставите не очень большое время порядка 0,1 секунды, чтобы робот реагировал быстрее на изменение траектории.

26
5 действие. Если оба датчика освещенности фиксируют белое поле, то робот движется вперед. Опять считываем данные с обоих датчиков. Ставим в считывании датчиков знак больше, мощность обоих моторов положительная.
6 действие. Если оба датчика освещенности фиксируют чёрную линию, то движемся вперёд. Считывание датчиков, для обоих датчиков ставим меньше
5, для обоих моторов выставляем движение вперед
Для изменения скорости движения по черной линии необходимо поменять мощность моторов при движении вперед. Если траектория будет слишком крута и робот будет слетать с черной линии, необходимо уменьшить мощность при движении вперед и увеличить мощность при поворотах.
Алгоритм линейного пропорционального регулятора с двумя датчиками
Для более надежного движения по черной
линии
робота
ev3 используется пропорциональный регулятор с двумя датчиками освещенности.

27
Движение с двумя датчиками освещенности по черной линии с помощью линейного регулятора осуществляется по следующему алгоритму. В бесконечном цикле считываются показания левого и правого датчика освещенности, рассчитывается разность между показаниями правого и левого датчиков. Разность показаний датчиков освещенности умножается на коэффициент усиления. Чем больше эта разность, тем больше мы заехали левым датчиком на черную линию и соответственно нужно сильнее повернуть направо, чтобы съехать с черной линии. И наоборот если отклонение отрицательное то робот заехал правым датчиком на черную линию и соответственно нужно сильнее повернуть налево, чтобы съехать с черной линии.
Формулы для определения мощности моторов ev3 линейного
пропорционального регулятора с двумя датчиками
Мощность правого мотора = Мощность вперед – разность показаний правого и левого датчика*коэффициент усиления
Мощность левого мотора = Мощность вперед + разность показаний правого и левого датчика *коэффициент усиления
Разность показаний правого и левого датчика = данные правого датчика цвета - данные левого датчика цвета
Коэффициент усиления линейного регулятора при движении по линии и скорость движения вперед задаются в программе для робота ev3 исходя из крутизны траектории. Чем круче повороты на траектории, тем больше должен быть коэффициент усиления линейного регулятора
Алгоритм линейного регулятора с двумя датчиками
Введем переменную коэффициент усиления k, переменную для движения вперед v и переменную. Вся программа пишется в бесконечном цикле.

28
Сначала вычисляется разность между показаниями датчиков, разность умножается на коэффициент усиления данное выражение записывается в переменную otkl. Математические вычисления осуществляются в программе ev3 с помощью блока Математика с помощью расширенного режима ADV .
Скорость левого мотора рассчитывается по формуле к скорости вперед прибавляется отклонения
Скорость правого мотора рассчитывается по формуле от скорости вперед отнимается отклонение

29
После расчета мощностей робот двигается вперед определенное количество времени в цикле
Изменяя параметры линейного регулятора можно добиться устойчивого движения робота вдоль черной линии.
СЛАЛОМ ПО ЛИНИИ
Регламент соревнований
I. Условия состязания
1. За наиболее короткое время робот должен пройти трассу, обозначенную черной линией, от места старта до места финиша, обходя препятствия-кегли, расположенные на линии.
2. Первое препятствие-кеглю робот должен обойти с левой стороны и далее обходить кегли попеременно с правой и с левой сторон (принцип классического слалома).
3. На прохождение дистанции дается максимум 3 минуты.
4. За столкновение с кеглями или "срезание" маршрута роботу начисляются штрафные очки.

30 5. Во время проведения состязания участники команд не должны касаться роботов.
II.
Трасса
Полигон и линия
1. Цвет полигона - белый.
2. Цвет линии – черный.
3. Ширина линии - 50 мм.
4. Минимальный радиус кривизны линии – 300 мм.
Кегли
1. Количество кеглей на трассе - не менее 4 шт.
2. Минимальное расстояние между кеглями - 75 см.
3. Кегли представляют собой жестяные цилиндры и изготовлены из пустых стандартных жестяных банок, использующихся для напитков
(330 мл).
4. Кегля обтягивается белым ватманом или бумагой.
5. Диаметр кегли - 70 мм.
6. Высота кегли - 120 мм.
7. Вес кегли - не более 50 гр.
III. Робот
1. Максимальная ширина робота - 40 см, длина - 40 см.
2. Вес робота не должен превышать 10 кг.
3. Робот должен быть автономным.

31
IV. Правила отбора победителя
1. На прохождение дистанции каждой команде дается не менее двух попыток (точное число определяется судейской коллегией в день проведения соревнований).
2. В зачет принимается лучший результат.
3. Если робот во время прохождения дистанции потеряет линию более чем на 10 секунд (в течение 10 секунд робот ни разу не окажется над линией), то попытка не засчитывается.
4. Если робот собьет или сдвинет кеглю более чем на 5 см, ему засчитываются штрафные очки за каждую сбитую или сдвинутую кеглю (1 штрафное очко за сдвинутую кеглю, 2 штрафных очка за сбитую кеглю).
5. За нарушение порядка прохождения (срезание или пропуск кеглей) роботу засчитывается 3 штрафных очка (за каждое нарушение порядка прохождения).
6. Победителем объявляется команда, потратившая на преодоление дистанции наименьшее время. При этом в первую очередь рассматриваются результаты команд, получивших наименьшее количество штрафных очков.

32
КЕГЕЛЬРИНГ
РЕГЛАМЕНТ СОРЕВНОВАНИЙ
I. Условия состязания
1. На очистку ринга от кеглей дается максимум 2 минуты.
2. Во время проведения состязания участники команд не должны касаться роботов, кеглей или ринга.
II. Ринг
1. Цвет ринга - светлый.
2. Цвет ограничительной линии - черный.
3. Диаметр ринга - 1 м (белый круг).
4. Ширина ограничительной линии - 50 мм.
III. Кегли
1. Кегли представляют собой жестяные цилиндры и изготовлены из пустых стандартных жестяных банок (330 мл), использующихся для напитков.
2. Диаметр кегли - 70 мм.
3. Высота кегли - 120 мм.
4. Вес кегли - не более 50 гр.
5. Цвет кегли - белый.
IV. Робот
1. Максимальная ширина робота 25 см, длина - 25 см.
2. Высота и вес робота не ограничены.
3. Робот должен быть автономным.
4. Во время соревнования размеры робота должны оставаться неизменными и не должны выходить за пределы 25 х 25 см.
5. Робот не должен иметь никаких приспособлений для выталкивания кеглей
(механических, пневматических, вибрационных, акустических и др.).
6. Робот должен выталкивать кегли исключительно своим корпусом.
7. Запрещено использование каких-либо клейких приспособлений на корпусе робота для сбора кеглей.

33
V. Игра
1. Робот помещается строго в центр ринга.
2. На ринге устанавливается 6 кеглей.
3. Кегли равномерно расставляются внутри окружности ринга. Кегли ставятся не ближе 12 см. и не далее 15 см. от черной ограничительной линии. Перед началом игры участник состязания может поправить расположение кеглей.
Окончательная расстановка кеглей принимается судьей соревнования.
4. Цель робота состоит в том, чтобы вытолкнуть кегли за пределы круга, ограниченного линией.
5. Кегля считается вытолкнутой, если никакая ее часть не находится внутри белого круга, ограниченного линией.
6. Один раз покинувшая пределы ринга кегля считается вытолкнутой и может быть снята с ринга в случае обратного закатывания.
7. Робот должен быть включен или инициализирован вручную в начале состязания по команде судьи, после чего в его работу нельзя вмешиваться.
Запрещено дистанционное управление или подача роботу любых команд.
VI. Правила отбора победителя
1. Каждой команде дается не менее двух попыток (точное число определяется судейской коллегией в день проведения соревнований).
2. В зачет принимается лучшее время из попыток или максимальное число вытолкнутых кеглей за отведенное время.
3. Победителем объявляется команда, чей робот затратил на очистку ринга от кеглей наименьшее время, или, если ни одна команда не справилась с полной очисткой ринга, команда, чей робот вытолкнул за пределы ринга наибольшее количество кеглей.

34
КЕГЕЛЬРИНГ – КВАДРО
В этом состязании, участникам необходимо подготовить автономного робота, способного выталкивать кегли за пределы ринга.
I. Условия состязания
1.1. Цель состязания - вытолкнуть кегли белого цвета из зоны ринга.
1.2. Время останавливается, и попытка заканчивается, если:

Робот полностью выйдет за черную линию круга более чем на 3 сек.
(если используется поле в виде подиума, то попытка заканчивается, если любая часть робота касается поверхности вне подиума).

Оператор касается робота или кегли.

Все кегли белого цвета находятся вне ринга.
II. Поле
2.1. Белый круг диаметром 1 м с чёрной границей толщиной в 5 см.
2.2. Красной точкой отмечен центр круга.
2.3. Поле может быть в виде подиума высотой 10 -20 мм.
2.4. Кегли представляют собой пустые алюминиевые банки для напитков 0.33 л. покрашенные в черный и белый цвет.
2.5. Кегли равномерно устанавливаются внутри ринга на расстоянии 5-15 см от чёрной границы ринга. Расстановка кеглей едина для участников на протяжении всего раунда.
III. Робот
3.1. На роботов не накладывается ограничений на использование каких либо комплектующих, кроме запрещённых правилами.
3.2. Во время всей попытки размер робота не должен превышать 250х250х250 мм.
3.3. Робот должен быть автономным.
3.4. Перед началом раундов роботы проверяются на габариты.
3.5. Конструктивные запреты:

35

запрещено использование приспособлений для выталкивания кеглей
(механических, пневматических, вибрационных, акустических и др.).
Робот должен выталкивать кегли исключительно своим корпусом

запрещено использование каких-либо клейких приспособлений на колесах и корпусе робота.

запрещено использовать конструкции, которые могут причинить физический ущерб рингу или кеглям.

Роботы, нарушающие вышеперечисленные запреты будут дисквалифицированы на все время состязаний.
VI. Проведение Соревнований.
4.1. Соревнования состоят не менее чем из двух раундов (точное число определяется оргкомитетом).
4.2. Каждый раунд состоит из серии попыток всех роботов, допущенных к соревнованиям.
4.3. Перед первым раундом и между раундами команды могут настраивать своего робота.
4.4. За 120 минут до сдачи роботов в карантин объявляется количество черных и белых кеглей на ринге используемых во время всего дня состязаний.
4.5. До начала раунда команды должны поместить своих роботов в область
«карантина». После подтверждения судьи, что роботы соответствуют всем требованиям, раунд может быть начат.
4.6. Если при осмотре будет найдено нарушение в конструкции робота, то судья дает 3 минуты на устранение нарушения. Однако, если нарушение не будет устранено в течение этого времени, команда не сможет участвовать в состязании.
4.7. После помещения робота в «карантин» нельзя модифицировать или менять роботов (например: загрузить программу, поменять батарейки) до конца раунда.
4.8. Перед стартом раунда судья жеребьёвкой определяет расстановку кеглей на ринге. Полученная расстановка будет использоваться для всех попыток

36 роботов в течении текущего раунда. Перед следующим раундом производится новая жеребьёвка.
4.9. Перед стартом попытки оператор робота может исправить расстановку банок, если их расположение не соответствует правилам. Будьте внимательны, после начала попытки не принимаются претензии по расстановке банок перед попыткой.
4.8. После объявления судьи о начале попытки, робот выставляется в центре ринга, так что бы его проекция на поле закрывала красную точку в центре ринга.
4.9. Направление начала движения робота определяется судьёй и используется для всех роботов в течении всего раунда.
4.10. После сигнала на запуск робота оператор запускает программу.
4.11. Кегля считается вытолкнутой, если никакая ее часть не находится внутри белого круга, ограниченного линией.
4.12. Если вытолкнутой оказывается кегля черного цвета, то робот получает штрафные очки.
4.13. Один раз покинувшая пределы ринга кегля считается вытолкнутой и может быть снята с ринга в случае обратного закатывания.
4.14. Максимальная продолжительность попытки составляет 60 секунд, по истечении этого времени попытка останавливается, и робот получит то количество очков, которое заработает за это время.
V. Судейство
5.1. Оргкомитет оставляют за собой право вносить в правила состязаний любые изменения, если эти изменения не дают преимуществ одной из команд.
5.2. Контроль и подведение итогов осуществляется судейской коллегией в соответствии с приведенными правилами.
5.3. Судьи обладают всеми полномочиями на протяжении всех состязаний; все участники должны подчиняться их решениям.
5.4. Судья может использовать дополнительные попытки для разъяснения спорных ситуаций.

37 5.5. Если появляются какие-то возражения относительно судейства, команда имеет право в устном порядке обжаловать решение судей на поле у главного судьи или в Оргкомитете, не позднее окончания текущего раунда.
5.6. Переигровка может быть проведена по решению судей в случае, если робот не смог закончить этап из-за постороннего вмешательства, либо когда неисправность возникла по причине плохого состояния игрового поля, либо из-за ошибки, допущенной судейской коллегией.
5.7. Члены команды и руководитель не должны вмешиваться в действия робота своей команды или робота соперника ни физически, ни на расстоянии.
Вмешательство ведет к немедленной дисквалификации.
5.8. Судья может закончить состязание по собственному усмотрению, если робот не сможет продолжить движение в течение 20 секунд.
VI. Правила отбора победителя
6.1. За каждую выбитую банку белого цвета, роботу начисляется один балл.
6.2. За каждую выбитую банку черного цвета, робот получает штраф минус один бал.
6.3. При ранжировании учитывается результат попытки с самым большим числом очков из всех попыток (не сумма). Если команды имеют одинаковое число очков, то будет приниматься во внимание количество очков всех других попыток. Если и в этом случае у команд будет одинаковое количество очков, то будет учитываться время, потребовавшееся команде для завершения лучшей попытки.