Prévia: 28/11/2012 - 14:50 - Laboratório
Competição: 12/12/2012 - 19:00 - Auditório

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 no segundo semestre de 2011. O objetivo da competição é proporcionar ao aluno a experiência de projetar, construir e integrar um sistema robótico complexo funcional, que deve interagir adequadamente com o mundo real (dinâmico e parcialmente estruturado).

Todo o material a ser utilizado na construção dos robôs é fornecido aos alunos, com exceção da “regra dos R$ 50,00”, descrita mais adiante. As funcionalidades básicas que cada robô deverá demonstrar incluem:

1. Utilizar diversas capacidades sensoriais;
2. Controlar corretamente a velocidade, posição e orientação do robô;
3. Navegar em ambientes estruturados;
4. Identificar e coletar apenas os objetos de interesse;
5. 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, além da física. Todo o processo, desde a concepção à implementação, tem como objetivo principal contribuir para reduzir o gap entre “abstrações teóricas de modelos perfeitos”, com os quais o aluno lida mais frequentemente, e “o mundo real”, caracterizado por incertezas, ruídos, não-linearidades e tantas outras “idiossincrasias”.

A sobrevivência dos robôs está em jogo! Os exercitos estão se preparando para o confronte iminente no campo de batalha. Derrote o exercito inimigo derrubando suas torres e capturando seu rei porquinho e seus soldados. Mas para conseguir capturar o rei do exército inimigo é necessário destuir as torres inimigas e para isso cada exército construiu um robô equipado com a mais alta tecnologia bélica, catapultas!

Nesta competição as equipes irão se enfrentar e, ao final, o robô que derrotar o exercito inimigo (vide regras a seguir) receberá o título e as honrarias dignas do robô mais eficiente.

A imagem a seguir representa o campo da competição (campo de batalha).

• O campo de competição é de formato retangular, com as principais marcações feitas com fita adesiva preta de 5 cm de largura.
• Os dois lados dos campos serão separados por uma ponte aproximadamente da largura máxima dos rodôs (30cm x 30cm). CUIDADO! Se o robô passar muito perto da beirada do campo perto da ponte ele pode cair na vala do campo de batalha e não conseguir mais voltar.
• Cada lado do campo possui uma base, que é a área quadrada delimitada pela fita adesiva preta.
• Cada base possui, em seu centro sob o piso do campo, um lâmpada de dará o início da partida. O robô deverá ser capaz de detectar o início da partida quando essa lâmpada for acesa (ela será apagada em seguida após um intervalo de tempo não determinístico).
• Na parte de trás de cada base, localizada sobre o ressalto, há uma fonte de luz polarizada (descrita a seguir) que a identifica o lado pela orientação do filtro.
• Em cada partida, o robô que não sair de sua base, será considerado perdedor (vale ser empurrado pelo outro robô).
• Dois robôs (A e B) começarão em suas respectivas bases, que estão em lados opostos do campo. O lado que terá porquinhos verdes será chamado de Lado Verde e o lado que terá porquinhos azuis será chamado de lado Azul.

• Ao lado de cada base existe uma prisão, que é onde os soldados e o rei devem ser levados. Todos os porquinos presos devem ser colocados nessa área.
• Não se deve levar blocos das torres para a prisão.
• O rei porquinho não tem uma posição específica dentro do retângulo central.

• Cada campo terá quatro torres compostas de um bloco de isopor de cor branca. Do lado Verde do campo, serão colocadas torres de prisma quadrado e do lado Azul serão colocadas torres cilíndricas.
• Em cima de cada torre será colocado mais um bloco colorido de azul ou verde representando o porquinho soldado.
• A posição dos porquinhos nas torres é fixa no princípio da competição (Atualizar com as posições das torres).

• A catapulta equipada no robô deve ser capaz de atingir as torres no outro lado do campo como na figura abaixo se o grupo decidir usar essa estratégia.
• As bolinhas e os blocos serão de isopor, pintados com tinta guache.

Duas fontes de luz com polarizações ortogonais (+45 e -45 graus em relação à vertical) são colocadas atrás de cada uma das bases.

Quando o lado do campo de jogo é sorteado, os competidores devem calibrar os sensores de seus robôs apenas por meio de comandos (botões, “jog-dial” e, por exemplo, escolhidos de um menu exibido no LCD da Handy-Board). Não é permitido nenhuma alteração física dos robôs e nem mesmo o uso de um computador externo ou controle remoto.

• 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 (cuidado com a ponte).
• 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 e da Handyboard.
• 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, mas 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.

• O robô deve ser autônomo. Não é permitida nenhuma comunicação - com ou sem fio -, com qualquer dispositivo externo.
• O robô deve ser controlado exclusivamente pela Handy-Board.
• 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 apreensão e o transporte, mas sem causar alteração da sua forma.

A competição será dividida em duas etapas. Na etapa classificatória, os robôs disputam entre si somando pontos por essas vitórias, sendo que os dois melhores irão para a grande final. Na final, vence o robô que ganhar duas de três partidas, sendo declarado a “máquina de guerra” vencedora da competição de Introdução à Robótica 2009/2.

Em cada partida, os pontos obtidos por uma equipe são os seguintes:

• 3 pontos: Para o robô que marcar mais pontos;
• 1 ponto : para cada robô se houver empate.
• 0 pontos: Para o robô perdedor.
• -1 ponto: Caso o robô não saiam de sua base durante toda a partida, será automaticamente declarado perdedor.

Na fase classificatória serão utilizados os seguintes critérios de desempate (necessariamente nessa ordem):

1. Maior número de pontos marcados no total das partidas;
2. Menor número de animais recuperados;
3. Maior número de vezes que o porquinho rei foi capturado;
4. Torcida mais animada ;
5. Par ou impar.

• Os pontos P obtidos em uma partida são contados ao final do jogo, e os pontos referentes à classificação são computados conforme descrito anteriormente. Algumas questões devem ser observadas:
• Um prisioneiro é considerado estar dentro da prisão se ele estiver completamente contido na região delimitada pelas, e incluindo, as faixas pretas.
• É permitido que um robô resgate seus soldados e rei porquinhos da prisão do seu inimigo.
• A munição da catapulta será bolas de borracha de 30mm de diâmetro.
• A pontuação P de cada equipe é uma soma que depende da quantidade de porquinhos capturados (no robô e na prisão) e torres derrubadas.

A pontuação P por elemento é dado pela tabela abaixo (ex. para o time verde):

A pontuação para o time azul será idêntica, mas o Rei capturado será o bloco Amarelo, o soldado o bloco verde e a torre o bloco de torre branco quadrado.

• Para encorajar a criatividade dos competidores será permitido que cada equipe invista R$50,00 de seus próprios recursos financeiros na compra de componentes eletrônicos adicionais. Nenhum item individualmente poderá custar mais do que R$5,00.
• As seguintes categorias de componentes são proibidas: baterias, circuitos para acionamento de motores ou para modificar os sistemas de acionamento existente, microprocessadores ou micro-controladores.
• Motores extras serão permitidos até o limite adicional de 2 por equipe.
• Resistores de menos de 1 watt e capacitores menores que 100uF podem ser utilizados livremente e sem contabilizar no total dos R$50,00.
• Se a equipe desejar incluir algum tipo de componente diferente daquele fornecidos, esse deve ser apresentado com antecedência à comissão, quando pelo menos dois membros da equipe explicarão a função de tal componente no sistema, bem como o circuito esquemático que mostra sua utilização e a nota de compra dos componentes. A comissão se reserva o direito de não aceitar a inclusão de tal componente ou mesmo as informações fornecidas caso as julgue inadequadas para o objetivo da competição. Portanto, antes de incorporar tais componentes, verifique antes com a comissão.
• Se as equipes utilizarem componentes que não foram comprados, e por isso não possuem nota de compra, o preço desses componentes será estimado pela equipe e a sua utilização durante a competição deverá ser previamente aprovada pela comissão.

A seguir temos um exemplo de uma partida:

1. As equipes são chamadas para competir.
2. O lado do campo de cada equipe é sorteado.
3. O cronômetro é acionado. As equipes terão 60 segundos para calibrar os robôs. A luz de partida permanece apagada durante todo esse período e a luz polarizada é mantida acesa. Os blocos e as bolinhas estarão à disposição de cada equipe para fins de calibração.
4. É realizado o sorteio da orientação de partida de cada robô na base.
5. Um integrante do grupo apenas 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.
6. Os blocos e as bolinhas são posicionados na mesa a critério da comissão.
7. O cronômetro e a luz de partida são acionados concorrentemente.
8. Os robôs já podem dar início a execução de suas tarefas.
9. Após um tempo aleatório (dependendo do juiz), a luz de partida é desligada.
10. Exatamente 60 segundos após a luz de partida ter sido acesa, os robôs devem parar qualquer movimento.
11. A contagem dos pontos é realizada.
12. Vencedores e perdedores são anunciados;
13. Os robôs são retirados de campo.