Organizatorji• Laboratorij za adaptivne sisteme in paralelno procesiranje, FRI

– Davor Sluga– Nejc Ilc– Tom Vodopivec– Gregor Šobar

• Služba za komunikacijo FRI– Saša Špiler– Vesna Gračner

2Robo liga FRI 2015

ZgodbaNa planetu NXT vsako leto organizirajodirko, kjer se robotski tekmovalci pomerijoza laskavi naslov najhitrejšega in najspretnejšega robota.

Tudi letos ne bo nič drugače, saj boMinistrstvo za hitrostna vprašanja žeoktobra izbralo tekmovalce, ki bodo imeli le mesec dni časa, da se fizično, psihično in električno pripravijo na naporno dirko.

Veličasten dogodek bo potekal3. decembra 2015. Naj zmaga najboljši!

3Robo liga FRI 2015

Tekmovalni izziv• Hitrostna dirka• Daljša tekmovalna steza z vmesnimi kontrolnimi točkami• Več tekmovalcev hkrati (od 4 do 6)• Brez milosti: dovoljeno oviranje in onesposabljanje nasprotnikov• Steza čez celotno dolžino označena s črno črto, ob strani pa s steno (le

eno!)• Vsako tekmovalno vozilo mora biti:

– v celoti avtonomno: orientira se lahko s sledenjem črti in/ali steni, s štetjem vrtljajev motorjev, žiroskopom, merjenjem časa, zaznavanjem trkov, ipd.,

– sestavljeno samo iz delov enega Lego Mindstorms EV3 kompleta, dovoljeni pa so izključno lepotni dodatki (logotipi ekipe / zastave / transparenti ...),

– dimenzij največ 30x30x30 cm ob startu, potem pa brez omejitev.

4Robo liga FRI 2015

Karakteristike steze• Steza ni povsem ravna, lahko vsebuje zožitve in rahle ovinke• Na eni strani steze je stena, visoka vsaj 25 cm, vendar ni po vsej dolžini ravna, služi

v pomoč pri orientaciji• Steza je označena s črno črto (trak širine

25 mm), vendar sledenje ni obvezno, služiv pomoč pri orientaciji

• Črna črta je oddaljena vsaj 25 cm od stenein ovir

• Podlaga je sivkaste barve• Steza je široka 2 m, če robot zapelje ven ga

sodnik odstrani, rob je označen s sivo črto• Ovire se dotikajo stene ali roba steze• Steza ni krožna, obrniti morate na rdeči podlagi• Črna črta se konča pravokotno 25 cm znotraj

rdeče podlage• Pri vožnji v obratni smeri pričakujte nasproti

vozeča vozila, predvsem kjer je steza ožja• Deli, ki jih vozila izgubijo/pustijo na stezi,

ostanejo tam do konca teka

Start/Cilj

slika je simbolična

Obračališče!

Stena

Rob steze

Robo liga FRI 2015

Start

6Robo liga FRI 2015enote so v cm

5050

5025

25

50 50 50 50

STENA, visoka vsaj 25 cm

50 50

Rob steze, označen s sivo črto

Točkovanje• Na poligonu so postavljene vmesne kontrolne točke.

• Kontrolna točka je ravna črta belebarve dolžine 1,5 m; začne se pravokotno ob steni.

• Šteje število prevoženih kontrolnih točk in vrstni red prihodana kontrolno točko.

• Čas se ne točkuje, bo paposamezna tekma časovno omejena na 4 minute.

7Robo liga FRI 2015

Start/Cilj

slika je simbolična

Obračališče!

Stena

Rob steze

Kontrolne točke

Dodatna pravila• Vsi gradniki, ki sestavljajo robota, morajo biti iz originalnega kompleta

Lego Mindstorms EV3.• Dovoljene so vse vrste senzorjev iz kompleta.• Robot ne sme komunicirati z drugimi sistemi – mora biti avtonomen.

• Start na znak sodnikov – lahko preko ročnega zagona programa na saminapravi, preko senzorja za dotik, itd. Pomembno je, da ni oddaljenekomunikacije!

• Med posamezno tekmo so ekipi na voljo največ 3 prošnje za postavitev robota na začetek: Robota pobere sodnik in ga preda ekipi. Ekipa lahko robota ponovno postavi na svojo začetno pozicijo in ga zažene.

8Robo liga FRI 2015

Nasveti – konstrukcijski

• Za doseganje višje hitrosti uporabite prenos z zobniki.• Pazite na stabilnost vozila, da se ob večji hitrosti ali

morebitnem trku ne prevrne.• Zaščitite kable, da se robot ne zaplete.• Ogradite gume z odbijači, da zmanjšate možnost

zagozdenja.• Ne drsati po tleh z ostrimi robovi, sicer se bo vozilo zatikalo

ob podlago.• Večina teže vozila naj bo na pogonskem delu, sicer bodo

kolesa imela slab stik s podlago in bodo drsela.

9Robo liga FRI 2015

Nasveti – logika• Ne izumljajte tople vode! Dobro kodo za slednje steni/črti lahko brez težav najdete na internetu.• Program naj se obnaša kot avtomat stanj: ima več načinov delovanja, med katerimi preklaplja, ko so

izpolnjeni določeni pogoji.• Korak 1: usposobite osnovno delovanje, brez upoštevanja nasprotnikov

– Začetni del steze: pazite, da se robot ne zmede ob križiščih), upoštevajte dodeljeno startno mesto.– Sledenje steni ali črti (za začetek je eno dovolj).– Obračanje na rdeči površini.– Zagotovite enostaven način umerjanja senzorjev, nastavitve parametrov programa (npr. razdalje od

stene, startno mesto, itd.) in prenosa programa na robota, da boste med tekmo to lahko delali hitro.• Korak 2: ugotavljajte neobičajne situacije

– Ob trkih s steno ali nasprotnikom (senzor dotika) izvedite „evazivni“ manever.– Ko se vozilo zatakne (kolesa mirujejo ali se ne premikajo tako hitro kot želite, senzorji kažejo enako

vrednost dlje časa) izvedite „reševalni“ manever (npr. premik nazaj levo desno, nekoliko naključno).– Ko se vozilo izgubi (senzorji ne zaznajo stene/črte dlje časa) izvedite „orientacijski“ manever (npr.

naključni premiki ali vožnja v krogu z večanjem polmera).• Korak 3: Implementirajte tudi sledenje steni/črti (tisto, kar še niste), da boste lahko izbrali kar se bo bolje

obneslo v dani situaciji.• Korak 4: vnesite naprednejšo logiko (zelo pazljivo, ker lahko škoduje, če je nezanesljiva)

– Ločevanje med steno in nasprotnikom.– Avtomatsko preklapljanje med sledenjem stene in črte (npr., po prevoženi poti, času, dogodkih, itd.).– Orientacija: Ali robot vozi v napačni smeri? Na kateri strani črte se nahaja? Koliko časa ali poti nazaj je

prečkal črto? V kateri smeri je na zadnje zaznal steno? Itd.

10Robo liga FRI 2015

Nasveti – krmiljenje• Ne izumljajte tople vode! Primere dobre uporabe senzorjev in krmiljenja motorjev najdete na

internetu.• Umerjajte senzorje na tekmovalni površini (restavracija FKKT/FRI).• Svetlobni senzor je barvni (RGB) in je občutljiv na odsev s tal, zato je potrebno umerjanje ob vsaki

spremembi osvetlitve (luči, dan/večer/noč…)• Ultrazvok ima težave pri nepravih kotih in različnih materialih sten – postavljen mora biti nekoliko pod

kotom glede na steno, ne pravokotno.• Filtrirajte in gladite meritve iz svetlobnih in ultrazvočnih senzorjev.• Ultrazvočni senzor lahko namestite na motor (pozor, motor z vrtenjem izgublja natančnost). Upoštevajte, da

so stene visoke do 25 cm – ultrazovčni senzor naj bo vsaj par cm nižje.• Odometrija (https://en.wikipedia.org/wiki/Odometry)

– Merilnik pospeška (žiroskop) je relativen senzor, vendar ga lahko z nekaj previdnosti uporabite tudi kot približek kompasa za orientacijo v prostoru.

– Enako velja za števce vrtljajev motorjev, vendar ti postanejo nezanesljivi, če kolesa drsijo ali se vrtijo v prazno.

• Premiki vozila (spremembe hitrosti motorjev) naj bodo čim bolj gladki (zvezni), da ob normalnem delovanju preprečite sunkovite manevre, ki bi povzročali drsenje koles in nepotrebno tresenje senzorjev (npr. svetlobni senzor zazna črno podlago brez kontrasta, če se odmakne preveč od tal).

• Regulacija PID (http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller )– parametre nastavite s poskušanjem, ostale metode običajno težko izvedljive– pomembni parametri, ki jih velja upoštevati: meritve senzorjev, položaji koles (merijo jih motorni

enkoderj) in hitrost koles (izračunamo kot spremembo položaja).

11Robo liga FRI 2015

Ne prezrite

• Časovnica– uradni trening

26. november, 16:00, restavracija FKKT/FRI

– zaključno tekmovanje3. december, 16:00, restavracija FKKT/FRI

• Obvestila– Spletna učilnica FRI Robo liga FRI 2015

12Robo liga FRI 2015

Treningi in tekmovanje

• Obvezna udeležba na uradnem treningu:– na voljo pomoč organizatorjev,– vohunjenje za konkurenco,– zbiranje kvalifikacijskih točk za oblikovanje

predskupin in startnih pozicij.

• Zaključno tekmovanje:– izločilni boji po predskupinah.

13Robo liga FRI 2015

Lego Mindstorms EV3

• Programirljiva kocka (brick)– Računalnik

• Procesor: 300 MHz, 32 bit (ARM9)• Pomnilnik: 16 MB flash, 64 MB RAM

– Uporabniški vmesnik• LCD zaslon 178 x 128 točk• 6 osvetljenih tipk• Zvočnik

– Vmesniki• USB, Bluetooth , kartica SD

– Baterije (6 x AA)– Vhodi in izhodi

• Motorji A, B, C, D• Senzorji 1, 2, 3, 4

14

Lego Mindstorms EV3

• Motorji– Dve velikosti– 2 načina upravljanja

• Nastavitev hitrosti• Nastavitev kota zasuka

– Merjenje položaja• 360 pulzov na obrat

– Načini delovanja pri hitrosti 0:• zaviranje (ang. break mode) ali• prosti tek (ang. float mode)

15

Lego Mindstorms EV3

• Senzorji v paketu– Senzor dotika– Barvni senzor– Ultrazvočni senzor (sonar)– Merilnik pospeška (žiroskop)

16

Lego Mindstorms EV3

• Senzor dotika– Z njim robot otipa stvari– Vrača vrednosti

• 1 pritisnjen• 0 sproščen

– Šteje število pritiskov

17

Lego Mindstorms EV3

• Barvni senzor– 3 načini delovanja

• Prepoznavanje barv (barvni sistem RGB)• Merjenje jakosti odbite svetlobe

(temno 0 – svetlo 100)• Merjenje jakosti ambientne svetlobe

(temno 0 – svetlo 100)– Vgrajen vir svetlobe

• Vklop po želji• Boljše meritve (manj senc)

18

Lego Mindstorms EV3

• Eno-osni žiroskop– Merjenje kota in kotne hitrosti

(največ 440°/s)– Ugotavljanje orientacije robota

19

Lego Mindstorms EV3

• Ultrazvočni senzor – Senzor za vid, z njim zazna objekte– Primeren za detekcijo stene in ovir na poti– Kako deluje

• Netopir• Oddajnik in sprejemnik• Računanje razdalje iz časa med oddajanjem

zvoka in sprejemom odboja– Vrača razdaljo v centimetrih 3 – 250

• 255 pomeni neskončno– Lahko komunicira z drugim ultrazvočnim senzorjem

20

Lego Mindstorms EV3

• Programiranje– Program se mora izvajati

na kocki– Programski jeziki

• LEGO: EV3• C: RobotC, nxtOSEEK,

Next Byte Codes,Not eXactly C, …

• Java: LeJOS• Ostali: Python, Ada, Lua, Ruby, …

21