Competição

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 em 2015/1. O objetivo da competição é proporcionar aos alunos a experiência de projetar, construir e integrar um sistema robótico completo e funcional, que deve interagir adequadamente com o mundo real (dinâmico e parcialmente estruturado).

Todo o material 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 velocidade, posição e orientação;
3. Navegar em um ambiente semi-estruturado;
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. Todo o processo, desde a concepção à implementação, tem como objetivo principal contribuir para reduzir a distância entre as “abstrações teóricas de modelos perfeitos”, com os quais o aluno lida normalmente, e “o mundo real”, caracterizado por incertezas, ruídos, não-linearidades e tantas outras “idiossincrasias”.

Para evitar acidentes, como o ocorrido no Chile em 2010, grandes empresas procuram alternativas para reduzir a intervenção humana na atividade de mineração, por exemplo através da utilização de robôs móveis. Cinco equipes altamente especializadas em robótica receberam a missão de criar o melhor robô autônomo para ajudar na mineração de metais valiosos.

Os robôs terão a missão de localizar possíveis veios, extraindo e levando amostras de maneira segura até a base. Entretanto, será preciso tomar cuidado com materiais tóxicos que podem existir no ambiente.

A imagem a seguir representa o campo da competição (área de busca):

• Dois robôs (A e B) começarão em suas respectivas bases, em lados opostos do campo. Ao lado de cada base existem áreas de análise onde será verificado o tipo de elemento coletado.
• As posições dos artefatos são, em princípio, conhecidas. Entretanto, o tipo específico de cada artefato (platina, ouro, prata ou material tóxico) em cada uma dessas posições é aleatório.
• No alto da plataforma, estarão dispostos os elementos mais preciosos, duas amostras de platina (bloco azul). Entretanto, na plataforma também estarão duas amostras de material tóxico.
• O platô da plataforma tem aproximadamente 7 cm de altura.
• 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.

Os pontos P obtidos em uma partida são contados ao final do jogo, e os pontos referentes à classificação serão computados de acordo com a tabela apresentada abaixo. Algumas questões devem ser observadas:

• Um artefato será considerada dentro da área de análise se ela estiver completamente contida na região delimitada pelas (e incluindo) as faixas pretas.
• Um artefato estará sob controle do robô se ao ser erguido da mesa, o artefato não se desprender do mesmo.
• A pontuação P de cada equipe será uma soma que depende da quantidade de amostras coletadas e da posição final delas no ambiente (no robô, na base ou no degrau).

ATENÇÃO: Caso o robô não saia da base, a equipe será penalizada com a perda de 4 pontos.

A competição será dividida em duas etapas. Na etapa classificatória (dois turnos), os robôs disputam entre si somando os pontos adquiridos durante as partidas, sendo que os dois melhores irão para a grande final. Na final, vence o robô que ganhar duas de três partidas, sendo declarado o grande vencedor da competição de Introdução à Robótica 2015/1.

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 material tóxico coletado;
3. Maior número de vezes que a platina foi recuperada;
4. Torcida mais animada;
5. Par ou impar (melhor de 3).

Base

• Cada lado do campo possui uma base, a área quadrada delimitada pela fita preta.
• Cada base possui, no centro, uma lâmpada de início, localizada no nível do piso do campo. O robô deverá ser capaz de detectar o início da partida quando essa lâmpada for 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) identificada pela orientação do filtro.
• Em ambos os lados de cada base estão as áreas de análise onde as amostras devem ser colocadas.
• Em cada partida, o robô que não sair de sua base, será considerado perdedor (vale ser empurrado pelo outro robô).

Luzes Polarizadas

• Duas fontes de luz com polarizações ortogonais (+45 e -45 graus em relação à vertical) serão 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”, por exemplo, escolhidos de um menu exibido no LCD da Handy-Board). Não é permitida nenhuma alteração física dos robôs e nem o uso de um computador externo ou controle remoto.

A seguir, o exemplo de uma partida:

1. Duas 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 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 são posicionados na mesa.
7. O cronômetro e a 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.

• O robô deverá trazer marcado 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.
• 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.
• 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, e antes de serem utilizadas 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 coleta e o transporte, mas sem causar alteração da sua forma.

• 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$10,00.
• 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.

Antes da competição cada equipe deverá apresentar seu time e robô para os convidados. A apresentação deve durar de 3 a 4 minutos e deve conter:

• Nome da equipe e dos membros
• Nome do robô
• Detalhes construtivos do robô, sensores e atuadores utilizados, mecânica, etc.
• Estratégia a ser empregada durante a competição. Não é necessário explicar todas as estratégias, algumas podem ser secretas.

A apresentação deve entregue (pendrive) 10 minutos antes do início da competição e disponibilizada na página do grupo no dia seguinte.