DEVĚT LET S ROBOSOUTĚŽÍ

Transkript

1 DEVĚT LET S ROBOSOUTĚŽÍ Martin HLINOVSKÝ 1 Abstract: ROBOCONTEST is a final competition intended for the best students' teams (3-member) in the framework of motivation subject B3B35RO Robots (compulsory subject of bachelor study program Cybernetics and Robotics in the first year of study) and especially for the best high school teams that met in preliminary rounds of ROBOCONTEST FOR HIGH SCHOOL TEAMS participated in the last year final competition as well (in this year we prepare again four preliminary rounds). In this year we would like to arrange for higher propagation of the competition to increase the number of high school teams from whole Czech Republic. Abstrakt: ROBOUSOUTĚŽ je finálová soutěž určená pro nejlepší studentské týmy (tříčlenné) v rámci motivačního předmětu B3B35RO Roboti (povinný předmět bakalářského studijního programu Kybernetika a robotika v prvním semestru studia) a zejména nejlepší středoškolské týmy, které se předem utkaly ve čtyřech vlastních předkolech ROBOSOUTĚŽE PRO TÝMY ZE STŘEDNÍCH ŠKOL (v letošním roce připravujeme opět čtyři předkola). Letos bychom rádi zajistili ještě větší propagaci této soutěže, naším cílem je navýšení počtu účastněných týmů ze středních škol z celé České republiky. Key words: robotics, control, LEGO Mindstorms NXT, robocontest, cybernetics Kľúčové slová: robotika, řízení, LEGO Mindstorms NXT, robosoutěž, kybernetika 1 ÚVOD ROBOSOUTĚŽ je finálová soutěž určená pro nejlepší studentské týmy (tříčlenné) v rámci motivačního předmětu B3B35RO Roboti (povinný předmět programu v prvním semestru studia) bakalářského studijního programu Kybernetika a robotika. Zavedením účasti středoškolských studentů, kdy nejlepší z nich soupeří se studenty prvního ročníku FEL, dostala akce zcela nový rozměr. Výsledkem je událost, která je široce prezentována v médiích, přiláká na FEL každoročně několik set potencionálních studentů a prostřednictvím nich dá vědět o existenci FEL i dalším studentům těchto škol (v loňském roce více než 120 středoškolských týmů). Studenti v rámci předmětu B3B35RO Roboti většinou v tříčlenných týmech řešili v průběhu semestru jednu úlohu a nejlepší týmy se probojovaly na základě předem daných pravidel do závěrečné finálové ROBOSOUTĚŽE 2017 (loni celkem 29 týmů, konala se ), kde se utkaly o atraktivní ceny. Mezi nejlepší postoupilo dvacet čtyři středoškolských týmů, které se utkaly nejdříve ve čtyřech samostatných předkolech ROBOSOUTĚŽE 2017 pro středoškolské týmy ( , , a ). Těchto předkol se zúčastnilo celkem 121 týmů ze 155 přihlášených. Předmět Roboti seznamuje studenty prvního ročníku programu Kybernetika a robotika se základními problémy ze senzorové techniky, řídící techniky a kybernetiky a motivuje je ke studiu teorie v navazujících předmětech. Vlastní předmět Roboti, který má motivační charakter, již devět let díky své koncepci dělá fakultě a jejím programům reklamu a tím zvyšuje zájem mladé generace a počet zájemců o studium nejenom na FEL ČVUT v Praze. 1 Ing. Martin Hlinovský, Ph.D., ČVUT v Praze, Fakulta elektrotechnická, Katedra řídicí techniky. Kontakt: Karlovo nám. 13, Praha 2, martin.hlinovsky@fel.cvut.cz,

2 Více informací o ROBOSOUTĚŽI lze nalézt na webových stránkách: nebo na FB V loňském roce jsme připravili již potřetí ROBOSOUTĚŽ PRO TÝMY ZE 2. STUPNĚ ZÁKLADNÍCH ŠKOL A ODPOVÍDAJÍCÍCH TŘÍD VÍCELETÝCH GYMNÁZIÍ, která na jaře doplňuje tradiční ROBOSOUTĚŽ pro týmy ze středních škol, která se koná v zimním semestru. Vlastní soutěž se konala v pátek a zúčastnilo se jí celkem 52 týmů (přihlášených bylo celkem 81 týmů). 2 ŘEŠENÝ PROJEKT V AKTUÁLNÍM AKADEMICKÉM ROCE 2017/2018 V aktuálním akademickém roce 2017/2018 řešili studenti projekt s názvem Střelnice. Cílem úlohy bylo sestavit a naprogramovat robot tak, aby samostatně bez jakékoliv další pomoci (ovládání robota pomocí hlasu, bluetooth či jiných komunikačních kanálů není dovoleno) sebral co nejvíce barevných míčků ze soutěžní plochy (hřiště) a umístil je do barevných oblastí terče. Jednotlivé oblasti mají různé bodové hodnocení. Pro snazší orientaci byly na hřišti vyznačeny naváděcí černé čáry. Soutěž byla organizována jako vzájemný zápas dvou robotů na dvou samostatných identických hřištích. O vítězství rozhodoval větší počet získaných bodů. Soutěžní plocha (hřiště) byla vodorovná deska (viz obr. 1). Celkové rozměry soutěžní plochy (pojezdové plochy) byly 2560 mm (délka) x 1720 mm (šířka). Soutěžní plocha (deska) měla šedý laminátový povrch, na části desky byl upevněn bílý papír s vyznačenou černou čarou (dráha), která sloužila pro usnadnění navigace robotů (viz obr. 1). Soutěžní plocha byla opatřena boční lištou (stěnou) z dřevotřísky s šedým laminátovým povrchem, která nad pojezdovou plochou tvořila stěny o výšce 75 mm (viz obr. 2). Černá čára (dráha) začínala u přípravku Terč a vedla v osách hrací plochy směrem k bočním lištám hracího hřiště. Černá čára nebyla vedena až k bočním lištám (stěnám) hracího hřiště. Mezi stěnou a začátkem černé čáry byla však mezera nejvýše 25 mm. Tloušťka černé čáry byla konstantní v rozmezí mm. Na soutěžní ploše byl položen přípravek "Terč" s jednotlivými oblastmi (modrá, červená, žlutá a zelená - viz obr. 3). Půdorysné hranice těchto oblastí tvořily soustředné kružnice. Oblasti tedy tvořili mezikruží. Přípravek byl sestaven z laminátové desky o průměru 1000mm a výšce 25mm, na které byly v drážkách zasazeny stěny oddělující jednotlivé oblasti. Vnější stěny oblastí měly průměr: 800mm pro modrou, 600mm pro červenou, 400mm pro žlutou a 200mm pro zelenou. Výška vnější stěny zelené oblasti byla 190mm (s tolerancí ± 5mm). Výška ostatních stěn byla 145 mm (s tolerancí ± 5mm). Přípravek byl umístěn symetricky uprostřed hracího hřiště. 18-2

3 Obr. 1 Ilustrační obrázek uspořádání hracího hřiště pro ROBOSOUTĚŽ 2017 Obr 2: Fotografie uspořádání hracího hřiště pro ROBOSOUTĚŽ

4 Obr 3: Obrázek přípravku "Střelnice" s definovanými barevnými oblastmi Obr 4: Fotografie přípravku "Střelnice" s definovanými oblastmi 18-4

5 Na hřišti bylo dále umístěno 20 barevných míčků o průměru 60mm. Míčky dané barvy byly umístěny vždy na stejném místě. Rozmístění je vidět na obr. 1. Jednotlivé míčky byly od sebe vzdáleny 280 mm (měřeno od středu ke středu míčku). Každý míček byl umístěn ve vzdálenosti 140 mm (měřeno opět od středu míčku) od boční lišty (stěny) hracího hřiště. 3 VYBAVENÍ PRO ŘEŠENÍ ÚLOHY Každý tým mohl použít při řešení soutěžní úlohy pouze díly ze stanovených sestav. Byly možné následující varianty sestav: 1. Základní souprava LEGO MINDSTORMS Education (9797), souprava technických dílů (9648 nebo 9695) doplňkové pasivní díly, síťový adaptéru (9833 nebo 8887) a jednoosý gyroskopický senzor (1044 NXT Gyroskop). nebo 2. Základní souprava LEGO MINDSTORMS Education EV3, souprava doplňkových dílů EV3 a síťový adaptér (8887). 4 PROGRAMOVÁNÍ ROBOTA V rámci řešených úkolů a soutěže bylo povoleno využít libovolného programovacího jazyka k naprogramování NXT nebo EV3 kostky (řídicí jednotka LEGO MINDSTORMS ). 5 FINÁLOVÁ ROBOSOUTĚŽ Vlastní finálová ROBOSOUTĚŽ se konala v Zengerově posluchárně na Karlově náměstí na Fakultě elektrotechnické, ČVUT v Praze. Na obr. 5, obr. 6, obr. 7 a obr. 8 jsou fotografie z vlastní finálové ROBOSOUTĚŽE. O vlastní soutěž byl veliký zájem v mediích. Zde jsou odkazy na některé z reportáží:

6 Obr 5: Fotografie z finálové ROBOSOUTĚŽE Obr 6: Fotografie z finálové ROBOSOUTĚŽE 18-6

7 Obr 7: Fotografie z finálové ROBOSOUTĚŽE Obr 8: Fotografie z finálové ROBOSOUTĚŽE 18-7

8 6 POČET PŘIHLÁŠENÝCH STŘEDOŠKOLSKÝCH TÝMŮ V JEDNOTLIVÝCH LETECH V následující tabulce je přehled přihlášených středoškolských týmů a počet předkol v jednotlivých letech konání ROBOSOUTĚŽE. Tabulka 1 Počet přihlášených středoškolských týmů v jednotlivých letech Školní rok Počet přihlášených Počet předkol středoškolských týmů 2009/ / / / / / / / / /2019? 4 Zkušenosti ukázaly, že organizací předkol pro středoškolské týmy se nám daří nalákat opravdu ty nejlepší středoškoláky ke studiu na ČVUT FEL v Praze. Zatímco všechny vysoké školy se snaží objíždět střední školy a prezentovat se tam, díky ROBOSOUTĚŽI se středoškoláci přijedou podívat na elektrotechnickou fakultu a sami vidí, že rozdíly mezi střední a vysokou školou nejsou tak velké, jak si sami možná představovali. Současně vidí technické zázemí a přístup učitelů na vysoké škole a to je může ovlivnit v rozhodování, kam jít po skončení střední školy studovat. V následující tabulce 2 je vidět počet zapsaných studentů na elektrotechnickou fakultu, kteří se zúčastnili ROBOSOUTĚŽE. Tabulka 2 Počet zapsaných studentů v jednotlivých letech, kteří se zúčastnili ROBOSOUTĚŽE Školní rok Počet zapsaných studentů Z toho na program KYR 2011/ / / / / / / Pro zajímavost uvádím v tabulce 3 průchodnost bakalářským programem Kybernetika a robotika a v tabulce 4 průchodnost magisterským programem Kybernetika a robotika. 18-8

9 Tabulka 3 Průchodnost bakalářským programem Kybernetika a robotika Akademický rok Zahájení studia - Ukončení studia - Průchodnost počet studentů počet studentů 2009/ % 2010/ % 2011/ % 2012/ % 2013/ % 2014/ % 2015/ * / ** / ***139 - * Zatím studuje (budou končit nejdříve v aktuálním akademickém roce) ** Zatím studuje (budou končit nejdříve v akademickém roce 2018/2019) *** Zatím studuje (budou končit nejdříve v akademickém roce 2019/2020) Tabulka 4 Průchodnost magisterským programem Kybernetika a robotika Akademický rok Zahájení studia - Ukončení studia - Průchodnost počet studentů počet studentů 2009/ % 2010/ % 2011/ % 2012/ % 2013/ % 2014/ % 2015/ *** 24 36% 2016/ * / ** 51 - * Zatím studuje (budou končit nejdříve v aktuálním akademickém roce) ** Zatím studuje (budou končit nejdříve v akademickém roce 2018/2019) *** Stále studuje 24 studentů 18-9

10 7 ZÁVER ROBOUSOUTĚŽ je finálová soutěž určená pro nejlepší studentské týmy (tříčlenné) v rámci motivačního předmětu B3B35RO Roboti (povinný předmět programu v prvním semestru studia) bakalářského studijního programu Kybernetika a robotika. Zavedením účasti středoškolských studentů, kdy nejlepší z nich soupeří se studenty prvního ročníku FEL, dostala akce zcela nový rozměr. Výsledkem je událost, která je široce prezentována v médiích, přiláká na FEL každoročně několik set potencionálních studentů a prostřednictvím nich dá vědět o existenci FEL i dalším studentům těchto škol (v loňském roce 120 přihlášených středoškolských týmů). Díky této skutečnosti zároveň podporujeme dobré jméno ČVUT u široké veřejnosti. Soutěž také slouží k popularizaci technických předmětů a k rozvoji spolupráce se středními a základními školami. Tento příspěvek je podpořen Fondem ČVUT na podporu celoškolských aktivit 2017 (projekt č / C120) LITERATÚRA [1] HLINOVSKÝ, Martin POLCAR, Tomáš: Subject Robots at the CTU FEE in Prague using LEGO robots to teach the fundamentals of feedback control, AT&P journal plus 2010 [2] TROJÁNEK, Pavel: Využití LEGO MINDSTORMS při výuce. ČVUT FEL v Praze, Katedra řídicí techniky, Bakalářská práce 2009 [3] [4] RIEBER, J., WEHLAN, H., ALLGŐWER, F.: The ROBORACE CONTEST Using LEGO robots to teach of the fundamental of feedback control, IEEE Control Systems Magazine, October 2004 [5] MARTINEC, D.: Usage of the Lego Mindstorms Robot Design and realization of the tasks, manual for programming in LeJOS-NXJ, Prague 2010, Bachelor thesis, CTU FEE in Prague. [6] MOC, I.: Usage of the Lego Mindstorms Robot Design and realization of the tasks, manual for programming in NXC, Prague 2010, Bachelor thesis, CTU FEE in Prague. [7] BELIK, T.: Usage of the Lego Mindstorms Robot Design and realization of the special tasks, Prague 2010, Bachelor thesis, CTU FEE in Prague. [8] [9] Recenzenti: doc. Ing. Jaroslav Šeminský, PhD., SjF TU v Košiciach doc. Ing. Ján Semjon, PhD., SjF TU v Košiciach 18-10