Taitaja2017 N3 robotiikan finaali

 

Yleiskuvaus

Robotiikka on nopeasti kehittyvä tulevaisuuden ala, jolta on lupa odottaa paljon. Robotiikka on jo nyt tärkeä osa teollisuutta ja useita muitakin aloja. Robotiikan sovelluksia on laajasti käytössä valmistavassa teollisuudessa, maataloudessa, liikenteessä, kaivoksissa ja terveydenhuollossa. Täysin omat sovellusalueensa ovat turvallisuussektori, sotilaskäyttö ja avaruusteollisuus. Robotit menevät sinne mihin ihmistä ei voida lähettää. Robotit pelastavat ihmisiä raunioista ja matkaavat toisille planeetoille.

Robotti on kyberfysikaalinen järjestelmä, jossa mikroprosessorin ohjaama elektroniikka vuoro vaikuttaa ympäristönsä kanssa. Robotti havainnoi ympäristöä erilaisilla antureilla ja muuttaa omaa liiketilaansa toimilaitteiden välityksellä. Päätökset robotin käyttäytymisestä määrää sen sisältämä ohjelmointi. Mikroprosessori noudattaa kaikissa toimissaan ohjelmamuistinsa sisältämiä käskyjä. Näitä käskyjä kutsutaan ohjelmakoodiksi.

Osaamisvaatimukset

Robotiikan keskeisin ammattitaitovaatimus on ohjelmointitaito.

Kilpailutehtävissä ratkotaan erilaisia robotiikan ongelmia ohjelmoimalla. Tarkoituksena on ohjata robottia erilaisissa tilanteissa muuttuvassa ympäristössä.

 

Kilpailussa käytettävä robottialusta

Kilpailussa käytetään alustana Matrix Technology Solutions kehittämää Formula AllCode robottia. Formula AllCode robottia voidaan ohjelmoida millä tahansa ohjelmointikielellä, joka vain tukee Bluetooth sarjaliikenneyhteyttä.
http://www.matrixtsl.com/formula-allcode/

Kilpailun järjestäjä tarjoaa kilpailijalle kilpailussa käytettävän robotin, Android –tabletin sekä tehtävissä tarvittavat tarvikkeet.

 

Kilpailutehtävät

Kilpailutehtävät rakentuvat kuudesta (6) erillisestä moduulista.

1. kilpailupäivä: Moduulit 1,2,3
2. kilpailupäivä: Moduulit 4,5
3. kilpailupäivä: Moduuli 6

 

Moduuli 1 (10 pistettä): Autonominen kuvioajo

Robotin pitää kulkea ennalta annetun geometrisen kuvion mukainen reitti ilman sensoreita. Robottia ohjataan autonomisesti ohjelman avulla. Ohjelma voi olla ladattuna suoraan robotin muistiin tai suoritus voi tapahtua PC-tietokoneen ohjaamana Bluetooth yhteyden kautta. Ohjelmointikielen valinta on vapaa.

Geometrinen kuvio on merkitty mustalla viivalla alustaansa ja sen muoto voi olla teräväkulmainen tai kaareva. Tehtävässä on kaikkiaan 3 erilaista kuviota. Ennen kilpailun alkua kilpailija saa tutustua tehtävässä käytettävään rataan.

 

Moduulin 1 arviointi:

• tehtävässä mitataan robotin hyväksytysti kulkema matka ja aika
• onnistuneessa suorituksessa robotin runko pysyy koko matkan seurattavan viivan päällä
• jos robotti poikkeaa liikaa kuviolta sivuun (seurattava viiva näkyy robotin runko alta), niin suoritus katsotaan keskeytyneeksi ja kuljettu matka mitataan tähän saakka
• tehtävän suorituksessa on maksimiaika 20 min, jossa ajassa kilpailija saa niin monta yritystä kuin ehtii tehdä. Paras suoritus arvioidaan.
• kilpailijat laitetaan paremmuusjärjestykseen aikojen perusteella ja pisteitä jaetaan sijoitusten mukaisesti

Moduuli 2 (10 pistettä): Nopeus ajot teleoperoinnilla

 

Robottia ohjataan etäohjauksella kiertämään annettua kilparataa (3 kertaa) mahdollisimman nopeasti. Ohjaus tapahtuu PC-tietokoneen avustuksella Bluetooth yhteyden kautta. PC-tietokoneessa alustana saa käyttää mitä tahansa ohjelmointikieltä. Ohjauksen tulee kuitenkin tapahtua näppäimistön avulla, joten erilliset peliohjaimet ja hiiret ovat kielletty. Näppäimistö saa olla erillinen.
Moduulin 2 arviointi:

• tehtävässä mitataan suoritusaikaa radalla
• jos robotti poistuu radalta suorituksen aikana, niin suoritus hylätään
• suorituskertoja on kolme kappaletta ja paras aika huomioidaan
• kilpailijat laitetaan paremmuusjärjestykseen aikojen perusteella ja pisteitä jaetaan sijoitusten mukaisesti

 

Moduuli 3 (10 pistettä): Autonominen viivan seuraaminen

Robotin pitää kulkea ennalta annetun geometrisen kuvion mukainen reitti sensorien avulla. Sensorina tulee käyttää robotin pohjassa olevaa optista viivan seurantaan tarkoitettua anturia. Robottia ohjataan autonomisesti ohjelman avulla. Ohjelma voi olla ladattuna suoraan robotin muistiin tai suoritus voi tapahtua PC-tietokoneen ohjaamana Bluetooth yhteyden kautta. Ohjelmointikielen valinta on vapaa.

Geometrinen kuvio on merkitty mustalla viivalla alustaansa ja sen muoto voi olla teräväkulmainen tai kaareva. Tehtävässä on kaikkiaan 3 erilaista kuviota. Ennen kilpailun alkua kilpailija saa tutustua tehtävässä käytettävään rataan.

 

Moduulin 3 arviointi:

• tehtävässä mitataan robotin hyväksytysti kulkema matka ja aika
• onnistuneessa suorituksessa robotin runko pysyy koko matkan seurattavan viivan päällä
• jos robotti poikkeaa liikaa kuviolta sivuun (seurattava viiva näkyy robotin runko alta), niin suoritus katsotaan keskeytyneeksi ja kuljettu matka mitataan tähän saakka
• tehtävän suorituksessa on maksimiaika 20 min, jossa ajassa kilpailija saa niin monta yritystä kuin ehtii tehdä. Paras suoritus arvioidaan.
• kilpailijat laitetaan paremmuusjärjestykseen aikojen perusteella ja pisteitä jaetaan sijoitusten mukaisesti

 

Moduuli 4 (10 pistettä): Autonominen kuvion piirtäminen

Robotin pitää piirtää annettu kuvio kynän avulla paperille. Kynän kiinnittämistä varten robottiin asennetaan pidike (tulee kilpailun järjestäjältä). Piirtämisen apuna saa käyttää kaikkia robotin sensoreita, mutta robotin ohjaus tapahtuu autonomisesti ohjelman avulla. Ohjelma voi olla ladattuna suoraan robotin muistiin tai suoritus voi tapahtua PC-tietokoneen ohjaamana Bluetooth yhteyden kautta. Ohjelmointikielen valinta on vapaa.

Moduulin 4 arviointi:

• tehtävässä arvioidaan, kuinka hyvin robotti onnistui kuvion piirtämisessä
• mitä tarkemmin kuvion on onnistunut piirtämään, sitä enemmän saa pisteitä (arviointi tehdään piirretyn kuvion päälle asetetulla sabluunalla, johon on merkitty valmiiksi eri toleranssialueet)
• tehtävän suorituksessa on maksimiaika 20 min, jossa ajassa kilpailija saa niin monta yritystä kuin ehtii tehdä. Paras suoritus arvioidaan.
• kilpailijat laitetaan paremmuusjärjestykseen aikojen perusteella ja pisteitä jaetaan sijoitusten mukaisesti

 

Moduuli 5 (40 pistettä): Autonominen labyrinttiohjaus

Robotin tulee itsenäisesti selvittää tiensä ulos annetusta labyrintista. Robotin ajamiseen labyrintissa saa käyttää kaikkia robotin sensoreita, mutta robotin ohjaus tapahtuu autonomisesti ohjelman avulla. Ohjelma voi olla ladattuna suoraan robotin muistiin tai suoritus voi tapahtua PC-tietokoneen ohjaamana Bluetooth yhteyden kautta. Ohjelmointikielen valinta on vapaa.

Tehtävässä on kolme erilaista labyrinttiä.

Moduulin 5 arviointi:

• tehtävässä mitataan aikaa (robotti selvittää labyrintin) tai robotin etäisyyttä maalista (jos robotti ei selvitä labyrinttiä määräaikaan mennessä)
• kutakin labyrinttiä saa yrittää ratkaista kolme kertaa
• tehtävän suorituksessa on maksimiaika 20 min, jossa ajassa kilpailija saa niin monta yritystä kuin ehtii tehdä. Paras suoritus arvioidaan.
• kilpailijat laitetaan paremmuusjärjestykseen aikojen perusteella ja pisteitä jaetaan sijoitusten mukaisesti

 

Moduuli 6 (20 pistettä): Esterata tabletti-ohjauksella (teleoperointi)

Tehtävässä tulee ottaa käyttöön annettu Android-tabletti, jonka avulla pitää ohjata robotti läpi esteradan. Ohjelmointikielenä käytetään MIT App Inventoria, joka asennetaan tehtävässä Android-tablettiin. MIT App Inventorilla pitää ohjelmoida sovellus, jonka avulla robottia voi etäkäyttää Bluetooth yhteyden ylitse. Tehtävässä saa hyödyntää kaikkia robotin ja tabletin ominaisuuksia.

Moduulin 6 arviointi:

• tehtävässä mitataan suoritusaikaa sekä kuljettua matkaa radalla
• jos robotti poistuu suorituksen aikana radalta, suoritus hylätään
• tehtävän suorituksessa on maksimiaika 20 min, jossa ajassa kilpailija saa niin monta yritystä kuin ehtii tehdä. Paras suoritus arvioidaan.
• kilpailijat laitetaan paremmuusjärjestykseen aikojen perusteella ja pisteitä jaetaan sijoitusten mukaisesti

Kilpailun aikataulu

Maanantai 15.5.2017

12:00 Kilpailijoiden, saattajien ja muiden toimijoiden akreditointi.

13:00 Kilpailijoiden, tuomareiden ja lajitoimijoiden yhteistoiminta-aika lajialueella.

18:00 Taitaja2017 Helsinki -tapahtuman avajaiset

Tiistai 16.5.2017 – klo 10-19 (9h)

09:00 Moduuli 1.

12:00 Moduuli 2.

13:00 Ruokatauko

14:00 Kilpailu jatkuu

16:00 Moduuli 3.

19:00 Kilpailupäivä päättyy

Keskiviikko 17.5.2017 – klo 8-17 (9h)

08:00 Moduuli 4.

11:00 Moduuli 5

12:00 Ruokatauko

13:00 Kilpailu jatkuu

17:00 Kilpailupäivä päättyy

Torstai 18.5.2017 – klo 8-13 (5h)

08:00 Moduuli 6.

12:00 Ruokatauko

13:00 Lajialueen siivous

15:00 Tulosten julkaiseminen lajialueella

16:00 Lajialueen purkaminen alkaa

Kilpailunjärjestäjä varaa kilpailupaikalle

• Kilpailussa käytettävät robotit ja niiden varaosat
• Kilpailutehtävien tarvikkeet
• Android tabletit
• Työkalut huoltotoimenpiteitä varten

Kilpailija tuo tullessaan

• Kannettavan tietokoneen, jossa on Bluetooth yhteys!
• Robotin ohjelmoinnissa tarvittavat ohjelmistot valmiiksi asennettuna
• Muistiinpanovälineet

Tuomarit

• Pekka Nissinen, päätuomari
• Olli Kauppinen
• Jouko Pussinen
• Henri Hedman
• Teuvo Kinnunen
• John Dobson
• Keijo Salonen
• Jarmo Salo