Обзор правил соревнований «Сортировщик-манипулятор»

Физико-математические науки, информационные и инженерные технологии

««Алгоритмы решения задачи «сортировщик-манипулятор»».

Корнеев Анатолий Анатольевич, Гафаров Александр Алексеевич, 8-9 классы.

Красноярский край, Северо-Енисейский район, поселок Тея.

МБОУ ДО «ДЮЦ».

МБОУ «ТСШ №3», 8-9 классы.

Балацкий Михаил Евгеньевич, МБОУ ТСШ №3, МБОУ ДО «ДЮЦ», учитель информатики, технологии, педагог ДО по робототехнике.

+79237599235, balatsky_m@mail.ru

Аннотация

Цель работы: Разработать алгоритмы решения задачи «Сортировщик- манипулятор» и руководство к этим алгоритмам.

Методы:моделирование, анализ, синтез, сравнение, обобщение, интеграция, эксперимент.

При подготовке к соревнованиям по робототехнике в направлении «Сортировщик-манипулятор» мы выяснили, что в свободном доступе полностью отсутствуют алгоритмы для решения этой задачи. Хотя, «Сортировщик-манипулятор» распространен не только в образовательной робототехнике, но и в производстве. Поэтому мы решили разработать несколько алгоритмов для решения этой задачи с подробным руководством по использованию.

Полученные данные:

1. Были разработаны 3 алгоритма по управлению роботом-сортировщиком.

2. Для каждого алгоритма разработано подробное описание.

3. Алгоритмы выложены в открытый доступ.

Выводы:

Данную работу могут применять участники и руководители при подготовке к соревнованиям «Сортировщик-манипулятор». Алгоритмы, разработанные в данной работе могут использовать учителя информатики при прохождении раздела «Алгоритмизация и программирование». Также данные алгоритмы могут применяться на производстве.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. 4

Основное содержание. 4

Обзор правил соревнований «Сортировщик-манипулятор». 5

Выводы: 7

Проектирование робота-сортировщика с определёнными физическими параметрами. 7

Выводы: 8

Разработка алгоритмов управления роботом-сортировщиком и их отладка. 8

Описание алгоритма сортировки №1: 9

Описание алгоритма сортировки №2: 13

Описание алгоритма сортировки №3: 13

Выводы: 14

Заключение. 15

Возможные области применения: 15

Литература. 16

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Актуальность:

       На современном этапе развития технологий для сортировки элементов по определённым критериям в различных областях образования и производства используются роботизированные манипуляторы. Поэтому, разработка алгоритмов по управлению манипуляторами для сортировки является актуальной.

Новизна темы:

           При подготовке к соревнованиям по образовательной робототехнике на тему «Сортировщик-манипулятор» не было найдено в свободном доступе примеров алгоритмов управления манипуляторами. Поэтому данная работа является уникальной.

Проблема:

Отсутствие алгоритмов решения задачи «Сортировщик-манипулятор».

Объект исследования:Робототехника.

Предмет исследования: Алгоритмы сортировки.

Основное содержание

Цель: 

Разработать алгоритмы решения задачи «сортировщик манипулятор» и руководство к этим алгоритмам.

Задачи:

1. Изучение правил соревнований «Сортировщик-манипулятор».

2. Выявление физических параметров робота-сортировщика.

3. Разработка чертежа робота-сортировщика.

4. Разработка алгоритмов управления роботом-сортировщиком.

5. Проверка работоспособности разработанных алгоритмов и их отладка.

6. Создание общедоступного руководства по использованию алгоритмов сортировки.

7. Выводы по проделанной работе.

Методы:моделирование, анализ, синтез, сравнение, обобщение, интеграция, эксперимент.

Обзор правил соревнований «Сортировщик-манипулятор»

Соревнование «Сортировщик-манипулятор»¹ представляет собой вид соревнования, в котором осуществляется перенос кубиков из зоны склада в зону готовой постройки (Поле – Рис 1.).

Рисунок 1. Поле для соревнований «Сортировщик - манипулятор»

Робот изначально находится в зоне «Базовый лагерь», но не может выходить за пределы этой зоны. Если робот выходит за пределы зоны «Базовый лагерь», время останавливается, и попытка не засчитывается. Имеется 3 цвета кубиков – белый, синий и красный. Расположение кубиков заранее неизвестно. За несколько минут до старта дается образец расположения кубиков в зоне постройки. На зоне склада кубики могут быть расположены в 5 пронумерованных ячейках и на 2 ярусах в случайном порядке (Расположение кубиков заранее неизвестно). В зоне постройки кубики могут быть расположены в 3 ярусах и в 4 ячейках (см. Рис 2).

Рисунок 2. Расположение кубиков в зоне постройки

При этом постройка из кубиков должна иметь устойчивое положение. Соревнование проводится в 2 раунда, в одном раунде дается одна попытка, время одной попытки – 2 минуты. В зачет принимается суммарный результат попыток. Ниже представлена таблица оценивания (Таблица 1).

Таблица 1. Критерии оценки

Выводы:

1. Максимальные размеры робота на старте не должны превышать 250*250*250 мм. При этом ни одна точка робота не должна выходить за пределы зоны «Базовый лагерь».

2. Размеры игрового поля составляют 1220*1220 мм.

3. Кубик имеет габариты 32*32*32 мм.

4. Разрешается использовать любое количество сервомоторов.

5. При сборке роботов разрешается использовать любые конструкторы. Но при этом запрещается использовать клей, веревки или резинки для закрепления деталей между собой.