Лего робот для футбола

Обновлено: 25.04.2024

В прошлом сезоне наша команда открыла для себя такие замечательные соревнования, как футбол роботов WRO.

Мы с нуля изучали новое для нас направление, зачастую "изобретая велосипед", так как материалов в открытом доступе по данному виду соревнований очень мало. Очень помогли нам пара видео от команды "Омега", в которых ребята рассказывают об особенностях своих роботов. Надеемся, что наши публикации тоже подтолкнут вас поделиться своими наработками, идеями и даже немного с нами поспорить.

Первого нападающего в сезоне 2015 мы строили по старым регламентам 2014г, тогда еще был разрешен дриблинг и поэтому нам удалось хотя бы на домашнем поле посмотреть на игру с применением этого способа удерживания и ведения мяча.

Позднее, в сезоне 2015 в правила были внесены изменения и дриблинг запретили, поэтому следующий нападающий (мы назвали его Нападающий 2.0) пытался забить мяч используя другие приемы, о которых вы можете узнать посмотрев соответствующее видео по ссылке выше.

Сезон 2016

WRO сезона 2016 привнесло в регламент футбола новые изменения и теперь он называется "третьим поколением футбола WRO" (WRO Football gen.III). Кардинально изменилось поле, теперь игра идет на ковре, на поле нет цветовой зональной разметки. Появились высокие борта для ориентации роботов на поле с применением дальномеров. Конструктивно изменились ворота - за счет изменения их глубины поле кажется огромным и появился больший простор для маневров. Выглядит поле теперь так:

Роботам разрешили использовать датчик цвета Hitechnic, а для ориентации на поле установить дальномер - причем он должен быть ориентирован строго вправо. Правила регламентируют использование дальномера нападающим только когда робот ориентирован в направлении ворот соперников (датчик смотрит вправо):

Вратарю - когда его датчик ориентирован в направлении ворот, которые он защищает

Либо когда вратарь направлен на ворота соперников (датчик смотрит вправо) с оговоркой, что находясь вне штрафной площадки он не должен создавать УЗ-помех другим роботам:

Давайте немного поговорим о том, какие приемы могут быть использованы для игры в текущем сезоне. Начнем, пожалуй, с нападающего.

Нападающий

Задача нападающего - забить мяч в ворота соперников. Казалось бы, вон он - мяч, а вот - ворота, езжай да забивай! Но не все так просто. Если раньше достаточно было доехать до мяча, ориентируясь на его излучение и "схватив" его вести к воротам или развернув его ударить по ним, то начиная с прошлого сезона "хватать" мяч нельзя.

Давайте подумаем, как бы человек действовал на месте робота? Наверное оглянулся бы в поисках мяча и, заметив его, развернулся к нему лицом, затем побежал бы в его сторону. Может ли робот сделать тоже самое? Может! Правда у него нет головы и шеи, поэтому ему придется развернуться всем корпусом, пока излучение от ИК-мяча не будет строго одинаково с его левой и правой стороны (шаг 1)

В какую сторону выгоднее разворачиваться? В отличии от человека, который развернет голову в поисках мяча наугад, робот чувствует мяч буквально затылком и может начать разворот выбрав сторону, с которой сила излучения мяча интенсивнее
Разворот на месте можно заменить разворотом в движении, тогда робот начав двигаться по луге, ляжет на курс, ведущий к мячу (вариант 1а):

Далее начинается долгий извиистый путь к мячу. Это действительно так, потому как на поле наш робот не единственный кому нужен мяч и пока он едет в его направлении, мяч может быть сдвинут другим роботом. В этом случае движение должно быть скорректировано с учетом нового направления на мяч путем разворота на месте или в движении:

Мы "бежим" на мяч, судорожно соображая, что делать дальше. Очеидно, что если робот продолжит прямолинейное движение он ударит меч и тот покатится в направлении движения робота, но ведь нам нужно подтолкнуть его к воротам, как же быть?

При прохождении некоей точки, лежащей на пути следования на мяч (назовем ее точкой невозврата, см. шаг 3) робот должен принять решение, с какой стороны ему нужно обойти мяч, чтобы оказаться на линии, соединяющей вражеские ворота и мяч так, чтобы мяч оказался между ним и воротами:

Сделать это он может двумя способами - объехав мяч слева или справа. Принять решение об оптимальном пути объезда можно на основе показаний датчика компаса. Если отклонение от направления на ворота соперников положительное (как на рисунке выше), объезжать следует справа, иначе - слева.

Кратчайшая траектория объезда мяча, при которой отсутствует риск случайно задеть его корпусом - окружность с радиусом, равным расстоянию от точки невозврата до центра мяча.

Приняв решение, с какой стороны объезжать мяч, робот должен начать движение по окружности, которую мы назвали "орбитой", до точки схода с нее (см. шаг 4 на рисунке выше). Двигаться вокруг мяча по окружности можно опираясь на показания датчика-поисковика мяча, Такой круг можно описать, если удерживать его показания в одной из боковых зон (в зависимости от нужного направления движения - по часовой стрелке или против).

Далее начинается самое интересное - в какой точке мы должны сойти с орбиты? Очевидно, что это будет точка ее пересечения с прямой, проложенной через мяч и центр вражеских ворот. Для схода с орбиты мы должны опираться на показания датчика компаса и знание о том, по часовой стрелке мы описываем орбиту или против, но об этом - в следующей части статьи

Начиная с января наша команда снова занималась подготовкой к футболу роботов. Казалось бы - снова футбол, что в этом может быть интересного, все те же роботы, тот же мяч? В данном состязании нас привлекает поведение машин в условиях неопределенности, изменчивость обстановки, в которой в каждый момент времени оказываются роботы, их командное взаимодействие. Программирование поведения роботов в этом состязании очень многогранно и наскучить, как нам кажется, не может. Каждый год мы пробуем разные подходы, роботы зачастую не содержат ни "строчки кода" от предыдущих версий.

Давайте проследим эволюцию решений, которые нами были использованы с тех пор, как мы начали заниматься футболом роботов:

Первая версия нападающего с дриблингом и мощной пиналкой была собрана по мотивам робота команды "Омега", вскоре после этого дриблинг был запрещен и конструкция стала не актуальной.

Ориентация на поле с использованием датчика освещенности (поля в те времена были еще с цветными зонами)
Построение кратчайшей траектории объезда мяча, с учетом положения на поле
Выбор направления удара из 5 возможных (3 цветных поля, 2 белых)
Контроль застревания "по компасу"

Ориентация на поле с использованием ультразвукового датчика
Построение кратчайшей траектории объезда мяча, с учетом положения на поле, наличия бортов и "скатов"
Выбор направления удара из 9 возможных (визуально поле делим на 9 зон, матрица 3x3, из каждой зоны свое направление удара по воротам)
Контроль застревания "по компасу" и по наличию мяча
Взаимодействие роботов с использованием Bluetooth, роботы обмениваются информацией о том, в какой зоне сейчас мяч

Ориентация на поле с использованием ультразвукового датчика, энкодеров, датчика освещенности. Робот теперь знает где он с точностью 1-2 см по обоим координатным осям. Накопление информации о перемещениях робота и мяча для использования при построении маршрутов и маневров
Пересчет неравномерного распределения показаний компаса в идеальное для построения модели и расчетов в идеальной системе координат
Помехоустойчикое чтение датчиков
Определение направления на мяч "в градусах". Определение расстояния до мяча с точностью до 3-5 см
Построение кратчайшей траектории объезда мяча, с учетом положения на поле, наличия бортов и "скатов", пометки о возможных помехах на пути по факту застревания с корректировкой траектории
Выбор направления удара из 180 возможных, направление удара рассчитывается "на лету" с точностью 3-4 градуса в момент захода на мяч и учитывается при построении траектории движения к нему
Контроль застревания "по компасу", по наличию мяча, по наличию препятствий, по нагрузке на моторы
Взаимодействие роботов с использованием Bluetooth, роботы обмениваются информацией о координатах мяча на поле
Повышающий редуктор у нападающего, линейная скорость движения выше в 2 раза
Мощная "пиналка" у нападающего
Гибкое управление скоростью движения, плавные старты и остановы
Генерация роботами в процессе работы лог-файлов в формате srt-субтитров для возможности просмотра поверх снятого видео для анализа и отладки

Мы рассматриваем данные состязания в первую очередь как совокупность отличных задачек, в которых можно применить те навыки, которые были получены командой при работе над хоббийными проектами. Например, работа над такими роботами как NAVIDOZ3R и LEGO Pong позволила нам применить для локализации роботов полученные знания в области тригонометрии, которую до сих пор в школе пока не изучали.

Самое интересное, что сколько бы мы не работали над этой темой, всегда возникают все новые и новые интересные идеи, которые хотелось бы реализовать, например применить элементы нейронных сетей или предсказание ситуаций с упреждающим поведением.

Возможностей платформы NXT мы до сих пор не исчерпали, разве что памяти для сложных вычислений стало не хватать. Интересной находкой, реально дающей колоссальные возможности, стало использование приоритезации задач (процессов). Неприятной обнаруженной особенностью - необходимость работы с мьютексами при разделении "железа" между процессами. Почти все команды-соперники перешли на EV3, роботы на основе NXT встречаются все реже. Похоже перехода не избежать и нам.

В этом году уровень команд заметно вырос, игра стала более стремительной, не оставляющей времени "на подумать". Если в прошлом году была всего одна команда, с роботом на самодельных omni-колесах, позволяющих ему без разворотов перемещаться в любых направлениях, то в этом году и остальные команды, ездившие "на мир" в прошлом сезоне привезли оттуда идеи для своих omni-роботов. Решения, предложенные этими командами в итоге оказались очень интересными, не оставляющими шансов для роботов с традиционной конструкцией.

Помните серию "Футбол" из Смешариков? На полях творилась похожая картина. Пока наш нападающий с традиционной конструкцией "думал" и выполнял маневры, стремительные omni-соперники быстрее добирались до мяча и посылали его в сторону узкого борта с нашими воротами. 2-3 точных удара по мячу, которые успевал за тайм сделать наш нападающий, в те момент когда он все же успевал подобрать мяч, не шли не в какое сравнение с 40-50 попытками забить гол нам. Пусть они были не точные, но теория вероятностей штука упрямая, ширина ворот - 25% от длины узкого борта.

Тем не менее решения, над которыми наша команда работала в этом сезоне не подвели нас, роботы вели себя так, как и планировалось, чем мы очень довольны. Как гласит лозунг WRO футбола, "ценно не то, что вы выиграете или проиграете, а то, как много вы узнаете".

Теперь мы планируем немного отдохнуть и начнем новый сезон наших хоббийных проектов. До скорых встреч!

Представляем вашему вниманию пошаговую инструкцию по сборке из набора LEGO Education WeDo 2.0 модель «Пинающий футболист«. Сборка состоит из 42 деталей и 25 пошаговых слайдов. В конце презентации детей ждут задания по собранной модели. В презентации представлена примерная управляющая программа.

Рады вам предложить новую схему сборки из лего виду 2 «Пинающий футболист». Сами не ожидали, что получится такая простая и интересная модель. Если каждый ученик соберет такого футболиста, то можно уже будет поиграть в импровизированный футбол. Чей робот забьет в ворота больше мячей, тот и выиграл. Наши подопечные уже сыграли в такую игру и остались довольны.

Пошаговая инструкция виду настолько проста, что мы даже сами удивились. Дети собрали данную модель за 10 минут, еще 15 минут потратили на задания. Все оставшееся время мы потратили на игру. Кстати, на нашем Youtube канале RobboBank , вы можете увидеть как мы собирали данную модель.

Что должно получиться в итоге:

Какие программные блоки WeDo 2.0 мы использовали в программе:

блок запуска (Play)
блок мотора с выставлением мощности
блок направления движения мотора
блок задания времени движению мотора

Для сборки модели «Пинающий футболист» по инструкции нам понадобится всего один набор LEGO Education WeDo 2.0. Также, после сборки моделей учеников ждут практические задания по программированию.

Задания виду 2.0:

1) Детям нужно будет ответить на вопрос и после которого последует задание: Чего не хватает нашему футболисту? Правильно, ворот. Постройте ворота, поставьте футболиста напротив ворот, и настройте управляющую программу так, чтобы наш футболист как можно чаще попадал в ворота мячом. Задание простое. Подгоните значения в программе с расчетом расстояния от робота до ворот.

2) Школьникам нужно будет также ответить на вопрос и выполнить задание: А чего еще не хватает для полной картины действий? Точно, комментатора. Добавьте в управляющую программу блок звука и запишите свой голос, как призыв к действию. Например: «Внимание, удар по воротам!». Мы это с вами проделывали уже не один раз.

Все детали входят в конструктор WeDo 2.0. Схема создана в программе Studio 2.0 , но представлена в презентации. Это сделано для большего удобства учителя. Презентацию можно показать в любом классе, в отличие от программы.

Совершенно готовая схема сборки Wedo 2.0 для показа на уроке детям по дополнительному образованию.

Все материалы проверены. Ошибок и вирусов нет.

Напоминаем, что скачать готовую пошаговую инструкцию по сборке для набора LEGO® Education WeDo 2.0 «Пинающий футболист» вы сможете после нажатия на кнопку скачать и просмотра рекламы. За счет рекламы живет наш сайт. Спасибо за понимание!

Всё на русском языке о роботах LEGO MINDSTORMS EV3 и NXT: различные инструкции к конструкторам разных версий, информация о версиях, скриншоты готовых моделей, фото и видео занятий по робототехнике. Также мы выкладываем пошаговые инструкции по созданию и программированию разных видов роботов лего из конструктора версии 8547. У нас можно скачать поурочное планирование факультатива робототехники для учеников 6-8 классов. Планируем добавить всю необходимую для роботехника-любителя информацию. Всё будет доступно всегда и бесплатно!

Mini-ITX - Робототехника

Наиболее интересная область применения систем Mini-ITX! Именно в робототехнике оказываются востребованными такие преимущества микро платформ VIA, как высочайшая надёжност.

Тучина Оксана. Трансформеры

Слышу чьи-то торопливые шаги за дверью и, не дожидаясь, пока этот умник наберётся наглости и постучит в командирскую каюту (прямо посреди ночи, дай бог умнику побольше зд.

Рубрика: Инструкции к роботу LEGO MINDSTORMS NXT 2.0

робототехника для начинающих

Внимание! Юные робототехники! Для Вас мы подготовили страницу с простыми и понятными инструкциями к нашему любому конструктору NXT!

Скачивайте и собирайте модели роботов из конструктора версии 8547 (robot lego mindstorms nxt 2.0).

Внешний вид коробки и руководство пользователя к конструкторам LEGO Mindstorm NXT версий 8527, 8547 и 9797 (выпускались до 2013 года):

Пошаговые инструкции для сборки разных моделей лего роботов (для конструктора версии mindstorm 8547)

Инструкция по сборке робота АЛЬФАРЕКСа (артикул набора 8547) Время сборки 4 часа (2 человека в группе). Рекомендуемый возраст для занятия робототехникой детям - 12-14 лет	Робот крокодил Робот - крокодил (робогатор)
Робот пятиминутка	Бот-внедорожник	Трёхколёсный бот
Конструируем робота "Пятиминутку" за 5 минут ;-)	Собираем и программируем Бот-внедорожник. Это уже более серьёзная модель, использующая датчик касания.	Создаём и тестируем Трёхколёсного бота. У этого робота ещё нет датчиков, но уже можно писать средние по сложности программы для управления двумя серводвигателями.
Линейный ползун	Исследователь	Нападающий коготь
Добавляем к "роботу пятиминутке" датчик цвета и получаем из него настоящего "Линейного ползуна" и получаем робот с ИИ начального уровня!	Всем хорош "Бот-внедорожник": манёвренный, бронированный, умный. Ему бы ещё ультра-зрение бы добавить. Добавляем! Встречайте: Исследователь - вот вам бот с искусственным интеллектом среднего уровня!	Хищный атакующий робот, содержащий коготь, которым он может ударить в цель. Собираем, тестируем!
МАНТИ - застенчивый богомол	Шарикопульт	Робот-база с тремя двигателями
Удивительное существо: робот-богомол. Постройте, загрузите базовую программу, порадутесь и погрустите вместе с МАНТИ!	Интересный миниробот под названием "Шарикопульт" очень простой, но может быть использован как дополнение к любому другому роботу.	Базовый робот с тремя двигателями может пригодиться для получения навыков строительства собственных блоков. Так как в базовом роботе нет ни датчиков, ни спец.механизмов. Вы все это можете сделать сами!
Двух кнопочный пульт ДУ	Продвинутый Молот-автобот	Простой светомер из лего
В данном уроке можно научиться собирать двух кнопочный пульт дистанционного управления любым роботом, собранным из конструктора лего миндстормз!	Новенький проект "Молот-автобот"- это сложный в сборке и программировании робот. Но итоговая модель автомобиля-робота с молотом позволяет использовать 3 двигателя и 2 датчика!	Эксперименты с данным светомером позволят научиться использовать датчик света в своих роботах.
Робот СЕГВЭЙ с наездником	Измеряем растояние длиномером	автобот: гоночная машина из лего
Даже робота СЕГВЭЙ (SEGWAY) можно построить из набора 8547. Инструкция доступна при клике на картинку.	Простейшее дополнение к роботу позволяет измерять пройденное им растояние. В статье описано как создать очень удобного робота-длиномера из робота пятиминутки.	Замечательная разработка! Автомобиль, да ещё какой! Есть возможность и удалённого управления, и "мозги", позволяющие принимать решения, считывая цветные линии на полу! Можно скачать - это АВТОБОТ!
Пятикнопочный пульт ДУ	Супер пульт ДУ	Миниавто с 3-х пультом ДУ
Пульт ДУ можно использовать практически в любом своём проекте. Единственное требование - наличие двух конструкторов lego mindstorms nxt 2.0	Супер пульт ДУ то уже мега-навороченный вариант для управления гоночным автомобилием или любым другим роботом MINDSTORMS NXT!	Забавная игрушка - миниавтомобильчик с трёх кнопочным пультом дистанционного управления

Комплект из 9-и инструкций по лего роботам (robot lego mindstorms nxt 8547) под общим названием:

Мультибот . Кликните на картинку или просмотрите конструкции, приведённые ниже:

Транспортное средство
Этот транспорт является базовым для последующих робототехнических машин. Научитесь быстро собирать его прежде чем начнёте собирать более сложные механизмы.

Гусеничное транспортное средство
Собирается после того как вы собрали транспортное средство. Робот подходит для соревнований на силовое перетягивание каната.

Гольфкар с лункой
Собирается на базе гусеничного транспортного средства путём небольшой модернизации.

Лама - забавное животное (бонусная модель для конструктора 8547)
Трансформер-морф - сложная модель робота!
"Кучерявый танк" - забавный гусеничный танкообразный робот
Стреляющая рыба - робот, подобный рыбе, которая выстреливает струйкой воды, чтобы оглушить противника
Супер сортировщик - мегапуперсупер навороченный сортировщик шариков

Растение, которое нападает на человека (в комплекте инструкция и программа)

Отзывов (12) | Оставить отзыв

Обновлённая серия набора начального уровня, предназначенного для изучения и преподавания самых основ робототехники. Позволяет легко освоить конструирование роботов, понять и изучить базовые принципы работы механизмов и основ кинематики. Набор позволяет собирать различные модели шагающих роботов, .

Обновлённая серия набора начального уровня, предназначенного для изучения и преподавания самых основ робототехники. Позволяет легко освоить констру.

Отзывов (12) | Оставить отзыв

Программируемый напольный робот Bee-Bot прекрасно подходит для работы с детьми в начальной школе. Легкость в управлении, прочный корпус делает Пчелку незаменимым помощников в обучении навыкам программирования и развития пространственного и структурного мышления.

Программируемый напольный робот Bee-Bot прекрасно подходит для работы с детьми в начальной школе. Легкость в управлении, прочный корпус делает Пчел.

Отзывов (12) | Оставить отзыв

ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ НАБОР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ДЕТЕЙ8 - 12 ЛЕТ РОБОТОТЕХНИКЕ ПО STEAM ТЕХНОЛОГИИ.

Отзывов (12) | Оставить отзыв

Набор для конструирования мобильных роботов с мультимедийными функциями и возможностью управления через WiFi. В состав конструктора входят программируемый контроллер ROBOTICS TXT и 310 деталей, из которых можно собрать 14 разных моделей, включая планетный роботизированный ровер с видеокамерой и д.

Читайте также: