Competição
Cartaz
Apresentação
Este documento descreve as regras da competição entre robôs móveis autônomos construídos como parte do trabalho final da disciplina Introdução à Robótica, oferecida pelo Departamento de Ciência da Computação da UFMG em 2018/1. O objetivo da competição é proporcionar aos alunos a experiência de projetar, construir e integrar um sistema robótico completo e funcional, que deve interagir adequadamente com o mundo real (dinâmico e parcialmente estruturado).
O material utilizado na construção dos robôs é fornecido aos alunos, com exceção dos sensores. As funcionalidades básicas que cada robô deverá demonstrar incluem:
Utilizar diversas capacidades sensoriais;
Controlar corretamente velocidade, posição e orientação;
Navegar em um ambiente semi-estruturado;
Coletar apenas os objetos de interesse;
Executar eficientemente a missão a partir de planos/estratégias.
Ao final da competição os alunos terão aprimorado seus conhecimentos de robótica em geral, e em particular a integração entre diversos conceitos das áreas de computação, engenharias elétrica, eletrônica, mecânica e controle. Todo o processo, desde a concepção à implementação, tem como objetivo principal contribuir para reduzir a distância entre as “abstrações teóricas de modelos perfeitos”, com os quais o aluno lida normalmente, e “o mundo real”, caracterizado por incertezas, ruídos, não-linearidades e tantas outras “idiossincrasias”.
Motivação
O incêndio de grandes proporções e desmoronamento recém ocorridos em São Paulo deixaram claros mais uma vez os desafios e perigos aos quais os bombeiros estão diariamente expostos. Considerando isso, equipes altamente especializadas em robótica receberam a missão de criar o melhor robô autônomo para auxiliar na identificação e remoção de pessoas em situações de perigo.
Os robôs têm o objetivo de localizar as possíveis vítimas que estão espalhadas pelo ambiente, socorrê-las e levá-las até um local seguro. Mas será preciso muita atenção, pois uma decisão errada pode colocar em risco toda a missão!
Local da missão
A imagem a seguir representa o campo da competição (local de salvamento):
Dois robôs (A e B) começarão em suas respectivas bases, em lados opostos do campo. Ao lado de cada base existem postos médicos, onde as vítimas devem ser levadas para receber atendimento.
As posições das vítimas são, em princípio, conhecidas. Entretanto, o nível de ferimento (leve, moderado, grave, nenhum) de cada uma delas é aleatório.
No alto da plataforma, estarão as vítimas mais graves. Elas possuem prioridade e também deve ser levadas para a área de atendimento. Existem apenas duas vítimas desse tipo (bloco azul).
Vítimas com mesmo grau de ferimento podem ter dificuldades diferentes de salvamento (bloco/esfera).
A plataforma tem aproximadamente 5 cm de altura.
Os blocos/esferas serão de isopor, pintados com tinta guache.
O campo de competição é de formato retangular, com as principais marcações feitas com fita adesiva de 5 cm de largura.
Base
Cada lado do campo possui uma base, a área quadrada delimitada pela fita preta.
Cada base possui, no centro, uma lâmpada de início, localizada no nível do piso do campo. O robô deverá ser capaz de detectar o início da partida quando essa lâmpada for acesa (será apagada em seguida após um intervalo de tempo não específico).
Na parte de trás de cada base, localizada sobre o ressalto, há uma fonte de luz polarizada (descrita a seguir) identificada pela orientação do filtro.
Em ambos os lados de cada base estão as áreas de armazenagem onde os itens devem ser colocados.
Luzes Polarizadas
Duas fontes de luz com polarizações ortogonais (+45 e -45 graus em relação à vertical) serão colocadas atrás de cada uma das bases.
Quando o lado do campo de jogo é sorteado, os competidores devem calibrar os sensores seus robôs apenas por meio de comandos (botões, por exemplo, escolhidos de um menu exibido no LCD do microcontrolador). Não é permitida nenhuma alteração física dos robôs e nem o uso de um computador externo ou controle remoto.
Pontuação
Os pontos P obtidos em uma partida são contados ao final do jogo, e os pontos referentes à classificação serão computados de acordo com a tabela apresentada abaixo. Algumas questões devem ser observadas:
Uma vítima será considerada dentro da área de tratamento se ela estiver completamente contida na região delimitada pelas (e incluindo) as faixas pretas.
Uma vítima estará sob controle do robô se ao ser erguido da mesa, ela não se desprender do mesmo.
A pontuação P de cada equipe será uma soma que depende da quantidade de vítimas resgatadas e da posição final delas no ambiente (no robô, na base ou no degrau).
Artefato | Robô | Base | Degrau |
Vítima com ferimento leve (bloco/esfera verde) | 1 | 2 | 5 |
Vítima com ferimento moderado (bloco/esfera vermelho) | 2 | 4 | 10 |
Vítima com ferimento grave (bloco azul) | 4 | 8 | 15 |
Vítima sem ferimento (bloco/esfera preto) | -4 | -8 | -15 |
ATENÇÃO: Caso o robô não saia da base, a equipe será penalizada com a perda de 4 pontos (vale ser empurrado pelo outro robô).
A competição será realizada no formato todos contra todos, e os dois robôs que obtiverem as maiores pontuações disputarão a grande final. A Final será composta por 3 partidas, e o robô que tiver a maior pontuação em duas dessas partidas será declarado o grande vencedor da competição de Introdução à Robótica 2018/1.
Abaixo a tabela dos jogos.
Na fase classificatória serão utilizados os seguintes critérios de desempate (necessariamente nessa ordem):
Menor número de blocos pretos coletados;
Maior número de vezes que o bloco azul foi coletado;
Torcida mais animada;
Par ou ímpar (melhor de 3).
Dinâmica de uma partida
A seguir, o exemplo de uma partida:
Duas equipes são chamadas para competir.
O lado de cada equipe é sorteado.
O cronômetro é acionado. As equipes têm 60 segundos para calibrar os robôs. A luz de partida permanece apagada durante todo esse período e a luz polarizada acesa. Os blocos estarão à disposição de cada equipe.
É realizado o sorteio da orientação de cada robô.
Um integrante do grupo posiciona o robô conforme a orientação sorteada, após o qual todos os integrantes devem se afastar da mesa. A partir deste momento nenhum contato físico com os robôs é permitido.
Os blocos são posicionados na mesa.
O cronômetro e a luz de partida são acionados concorrentemente.
Os robôs começam a executar suas tarefas.
Após um tempo arbitrário (dependendo do juiz) a luz de partida é desligada.
Exatamente 60 segundos após a luz de partida ter sido acesa, os robôs devem parar qualquer movimento.
A contagem dos pontos é realizada.
Os robôs são retirados de campo.
O Robô
Estrutura
O robô deverá trazer marcado claramente onde se localiza a sua parte frontal (frente do robô).
O robô deve caber em um cubo de 30cm de lado no momento de início da partida. Entretanto, posteriormente, pode se expandir além dessas dimensões.
A estrutura do robô deve ser exclusivamente construída com as peças LEGO fornecidas. Borrachas e mangueiras existentes nos Kits LEGO são consideradas peças válidas, mas não podem ser utilizadas para fornecer suporte estrutural aos robôs.
Peças LEGO não podem ser coladas, amarradas, unidas com fita, umas às outras, com exceção das bases dos motores.
As peças existentes nos Kits LEGO não podem ser alteradas em qualquer hipótese.
Peças extras em quantidade limitada estarão disponíveis com a finalidade de montar sensores e motores.
Peças não-LEGO não podem ser coladas a peças LEGO, e antes de serem utilizadas devem ser aprovadas pelos monitores.
Fios e cabos podem ser utilizados apenas com fins elétricos e não estruturais.
Nenhum tipo de lubrificante pode ser utilizado.
Controle
O robô deve ser autônomo. Não é permitida nenhuma comunicação - com ou sem fio -, com qualquer dispositivo externo.
O robô deve ser controlado exclusivamente pelo microcontrolador.
Nenhuma peça ou substância deve ser intencionalmente depositada no campo. O robô que apresentar este comportamento, a juízo da comissão, será desclassificado da competição.
Não é permitido que o robô tente destruir seu adversário. O robô que apresentar este comportamento, a juízo da comissão, será desclassificado da competição.
O processo de coleta dos blocos não poderá destruí-los nem perfurá-los. Entretanto os blocos podem ser deformados por um tempo suficientemente curto durante a coleta e o transporte, mas sem causar alteração da sua forma.
Apresentação da Equipe
Antes da competição cada equipe deverá apresentar seu time e robô para os convidados. A apresentação deve durar de 3 a 4 minutos e deve conter:
Nome da equipe e dos membros.
Detalhes construtivos do robô, sensores e atuadores utilizados, mecânica, etc.
Estratégias a serem empregadas durante a competição. Não é necessário explicar todas as estratégias, algumas podem ser secretas.
A apresentação deve entregue (pendrive) 10 minutos antes do início da competição, e disponibilizada na página do grupo no dia seguinte.