Competição

cartaz.pdf

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 2009. 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 sua velocidade, posição e orientação;
3. Navegar em ambientes estruturados;
4. 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 recente pandemia do vírus H1N1 (influenza A) trouxe à tona a necessidade de avanço no combate às doenças fortemente contagiosas. Um possível e importante auxílio nesse combate é a utilização da nanorobótica, ou seja, robôs autônomos em escala nanométrica que possivelmente poderão coletar e destruir vírus e bactérias presentes dentro do corpo de um indivíduo http://en.wikipedia.org/wiki/Nanorobotics#cite_note-10.

Motivados por essa possibilidade de um futuro não tão distante, neste semestre sete equipes foram designadas para desenvolver tais sistemas, capazes de encontrar e destruir vírus da nova gripe.

Os robôs construídos serão miniaturizados a uma escala nanométrica e injetados, juntamente com um antídoto, no corpo de um paciente infectado. Eles então terão a missão de coletar vírus e levá-los a uma área de quarentena dentro do corpo. Além disso, os robôs deverão, ainda, encontrar o antídoto injetado no corpo, e utilizá-lo para potencializar a destruição dos vírus capturados dentro da área de quarentena.

Nesta competição as equipes irão se enfrentar e, ao final, o robô que capturar e destruir o maior número de vírus (vide regras a seguir) receberá o título e as honrarias dignas do agente antiviral mais eficiente.

O objetivo de cada robô, portanto, será o de capturar o maior número possível de vírus, seja da nova gripe (AH1N1) ou seja da gripe comum. Porém, durante a sua saga, esse nanoagente robótico deverá tomar cuidado para não destruir os anticorpos do organismo, que de fato são os principais elementos na defesa contra os vírus. Os vírus que forem isolados por um robô na área de quarentena podem ser removidos (inadvertidamente) por outro robô.

A imagem a seguir representa o campo da competição (organismo infectado):

• Dois robôs (A e B) começarão em suas respectivas bases, que estão em lados opostos do campo. Ao lado de cada base existe uma área de quarentena para reter os agente nocivos. Todos os vírus capturados devem ser armazenados nessa área.
• A posição dos vírus da gripe comum são, em princípio, conhecidas (qualquer posição sobre as linhas pretas laterais).
• Já a posição dos anticorpos e dos vírus AH1N1 é completamente aleatória, podendo inclusive aparecer sobre a rampa.
• No alto da rampa está representado om antídoto que foi injetado no corpo humano. Esse antídoto deve ser levado para a área de quarentena para destruir os vírus coletados.
• O número de vírus (blocos e bolinhas) utilizado será maior do que o representado na figura. Haverá, apenas, um antídoto (bloco verde).
• As bolinhas e os blocos serão de isopor, pintados com tinta guache.
• O campo de competição é de formato retangular, com as principais marcações feitas com fita adesiva de 5 cm de largura.
• O platô da rampa tem aproximadamente 5 cm de altura, alcançável por acessos com inclinação de cerca de 18 graus.

• Cada lado do campo possui uma base, que é a área quadrada delimitada pela fita preta.
• Cada base possui, em seu centro, um lâmpada de início, localizada no nível do piso do campo. O robô deverá ser capaz de detectar o início da partida quando essa lâmpada é acesa (será apagada em seguida após um intervalo de tempo não específico).
• Na parte de trás de cada base, localizada sobre o ressalto, há uma fonte de luz polarizada (descrita a seguir) que a identifica pela orientação do filtro.
• Em ambos os lados de cada base estão as áreas de quarentena onde os vírus e o antídoto devem ser colocados.
• Em cada partida, o robô que não sair de sua base, será considerado perdedor (vale ser empurrado pelo outro robô).

• 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 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 deverá trazer marcada claramente onde se localiza a sua parte frontal (frente do robô).
• 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 rampa).
• A estrutura do robô deve ser exclusivamente construída com as peças LEGO fornecidas. Neste caso, borrachas e mangueiras existentes nos Kits LEGO são também válidas, entretanto estas não podem ser utilizadas para fornecer suporte estrutural aos robôs.
• Peças LEGO não podem ser coladas, amarradas, unidas com fita, umas às outras.
• As peças existentes nos Kits LEGO não podem ser alteradas de maneira nenhuma. 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 devem ser controlado exclusivamente pela Handy-Board.
• Nenhuma peça ou substância deve ser intencionalmente depositada no campo de jogo. O robô que apresentar este comportamento, conforme interpretado pela 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 preensão e o transporte, mas sem causar alteração da sua forma.

Regras para a pontuação para a competição.

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 o “agente antiviral” vencedor 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 : Se houver empate.
• 0 pontos: Para o robô perdedor.
• Caso um dos (ou os dois) robôs 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 anticorpos destruídos;
3. Maior número de vezes que o antídoto 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 vírus é considerado estar dentro da área de quarentena se ele estiver completamente contido na região delimitada pelas, e incluindo, as faixas pretas.
• Um vírus está sob controle do robô se ao ser erguido da mesa, o vírus não se desprender do robô.
• A pontuação P de cada equipe é uma soma que depende da quantidade de vírus capturados (no robô e na base), além de um fator multiplicador determinado pela captura do antídoto.

A pontuação por elemento é dado pela tabela abaixo:

• 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 daqueles 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 de cada equipe é sorteado.
3. O cronômetro é acionado. As equipes têm 60 segundos para calibrar os robôs. A luz de partida permanece apagada durante todo esse período e a luz polarizada acesa. Os blocos e as bolinhas estarão à disposição de cada equipe.
4. É realizado o sorteio da orientação de cada robô.
5. Um integrante do grupo 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.
7. O cronômetro luz de partida são acionados concorrentemente.
8. Os robôs começam a executar suas tarefas.
9. Após um tempo arbitrário (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. Os robôs são retirados de campo.