Создание собственной электроники – прибыльная работа. Однако не каждого человека устраивает конструкция создаваемого устройства. Появляется непреодолимое желание «оживить» конструкцию – сделать так, чтобы конструкция приобрела автономность и могла (хоть частично самостоятельно) выполнять возложенные задачи. Отсюда прямой путь к мобильным роботам, управляемым интеллектуальными алгоритмами и даже обучающими структурами. Даже создание робота станет не увлекательным делом – истинный адреналин появляется только тогда, когда собственный робот начинает соревноваться с другими подобными конструкциями. Из этой идеи родились бои роботов. Такие бои помогают передать эмоции, сопровождающие живые спортивные соревнования или онлайн-игры, на почву электронной страсти.
Популярность боев между роботами
Сегодня выделяют ряд причин, по которым соперничество между роботами завоевывает массу поклонников по всему миру. Первостепенная причина – эгалитаризм: соревнование открыто для всех, и сообщество боевиков роботов чрезвычайно открыто. На конкурсе легко встретить молодых людей из общеобразовательных школ, а также студентов и взрослых игроков. Соревнование также дает шанс познакомиться с людьми, интересующимися той же областью робототехники, в социальной манере, и в то же время подарить положительные эмоции. Однако ошибаются те, кто рассматривает создание роботов-сумо только как развлечение.
Исследовательские клубы, специализирующиеся на создании небольших мобильных устройств, работают при технических университетах. Появляющиеся команды участвуют во всевозможных соревнованиях. Выводы экспериментов представляют основу для серьезного обсуждения интеллектуальных алгоритмов, поскольку опыт, полученный в ходе проектных работ, является источником знаний как об алгоритмах управления и обучения, так и о материаловедении и проектировании приводов.
На популярность робототехнических профессий влияет простота конструирования электронных «игроков». Для молодых людей мобильный робот становится первым самодельным устройством. Для сборки применяются общедоступные элементы – например, блоки или колеса от машинок, хотя при нынешней популярности аксессуаров у моделистов сегодня нет необходимости «выковыривать» детали из старых игрушек. Однако в старых выпусках электронных журналов можно было найти такие решения, как маленькие мобильные роботы, установленные на компакт-дисках, выступающих в качестве сборочной платформы. Также сама схема планировки сегодня уже не является секретом – в эпоху множества курсов и учебных пособий, а также баз с готовыми схемами строительство становится простым и требует скорее готовности, чем опыта. Стоит отметить, что конструирование и самосовершенствование робота – мотивирующая школа электроники. Ничто не мотивирует учиться эффективнее, чем знание того, что собственный мобильный робот способен конкурировать с другим роботом.
Разберем, к примеру, робота под названием Мини-сумо (Mini Sumo). Мини-сумо – популярный класс боевых роботов.
Как и любая другая спортивная дисциплина, бои роботов превратились во множество специализированных категорий. Тем не менее, мини-сумо по-прежнему остается популярным в мире. Это соревнования роботов, в которых два автономных робота встречаются на ринге, называемые японским «додзё». Кольцо имеет диаметр 77 см и окружено белым контуром шириной 2,5 см. Отправная точка роботов-игроков обозначена двумя короткими параллельными линиями в центральной части круга. Сам робот должен быть мобильным, размеры не должны превышать 10 х 10 см, а вес - 0,5 кг. Во время соревнований робот мини-сумо должен вытолкнуть соперника из додзё, но не должен применять второстепенные элементы, сбивающие с толку сенсоры противника или сделать физически невозможным его движение. Один раунд длится 3 минуты, а соревнование состоит из нескольких (трех) таких раундов. Важно, чтобы мобильные игроки не начинали действия сразу после начала раунда – чаще стоит обязательная пауза не менее нескольких секунд.
Другие виды роботов-сумо
Правила, похожие на описанные, регулируют игры роботов-сумо из других «весовых» категорий. Первостепенное различие здесь сводится к размерам самих роботов и додзё. Большие роботы – сумо и мега-сумо – не превышают размеры 20 20 см и вес 3 кг. Важно отметить, что в случае сумо и мини-сумо не существует верхнего предела высоты робота, хотя он налагается физикой, потому что чем выше конструкция, тем больше риск его падения. Меньшие устройства – микро-сумо – не могут превышать размер куба 5 на 5 см и вес 100 г. Еще меньше – нано-сумо – они должны быть вдвое меньше и весить всего 25 г. Разумеется, уменьшение размеров представляет собой дополнительную трудность для дизайнеров, которые должны придумать и спроектировать устройство с наилучшим захватом, используя миниатюрные моторы, колеса, датчики, чтобы все после сборки не превышало вес, например, 25 г (для сравнения: вес спичечного коробки с обычно достигает около 10 г).
При анализе различных категорий роботов-сумо следует также упомянуть категорию «Гуманоидное сумо». Это, как следует из названия, устройства, имитирующие форму персонажа. В классическом варианте соревнований к соревнованиям допускаются роботы с максимальной «высотой» 50 см и другими размерами (ширина, длина) 20 см, а их вес не может превышать 3 кг. Однако среди более молодых конструкторов также популярны соревнования по сумо LEGO, корпус которых собирается из популярных кубиков. Размеры не должны превышать 15 х 15 см, а вес - в пределах 1 кг.
Способы победить в соревнованиях
Если даже университетские команды соревнуются, борьба за подиум в соревнованиях роботов-сумо становится огромной трудностью в каждой из упомянутых категорий. В регламенте четко указано, что мобильные устройства на ринге не могут каким-либо образом повредить конструкцию соперника – стрельба, поджог, разбрасывание каких-либо веществ или обливание ими соперника запрещены. Сражение заключается не в том, чтобы разрушить сенсоры второго робота на ринге, а в том, чтобы победить силой и хитростью. Поверхность додзё также не должна быть повреждена, поэтому проектировщики должны убедиться, что колеса (и другие компоненты, такие как плуг) обеспечивают адекватное сцепление без царапин на поверхности кольца. А если кому-то из участников пришла в голову идея улучшить сцепление собственного робота-сумо, намазав колеса липким веществом, он будет дисквалифицирован. Помимо стандартного взвешивания, каждый из мобильных «игроков» проходит еще «Карточный тест». Такой тест заключается в размещении робота на чистом листе бумаги. Затем конструкция поднимается. Карта должна оставаться нетронутой – если карта плавает, прикрепленная к колесам, робот не участвует в соревновании.
Тактика выигрышных конструкций зависит, разумеется, от фантазии дизайнера, но это результат отличного знания оптики и механики, знания материалов, опыта электроники и программирования. Форма прямоугольника или круга не является обязательной, но практика подсказывает, что высокий робот будет более склонен к опрокидыванию, а слишком легкий будет легче вытолкнут с ринга более тяжелым противником.
Успех конструкции в первую очередь определяется сцеплением колес с дорогой – стоит убедиться, что они должным образом прорезинены (с учетом упомянутого «листового теста» - шины не прилипают). Например, здесь хорошо работают модельные колеса из полиуретана. Второе требование –низкий профиль робота. Конструкция должна прилегать к земле и прилегать к ней максимально плотно, потому что противник может попытаться подорвать робота плугом. Таким образом, в мини-роботах-сумо все низкие, обтекаемые конструкции с широким дном получают поле производительности. Такой корпус затрудняет подъем с помощью шпателя, и даже если противник на какое-то время преуспеет в таком трюке, нашему роботу будет легче вернуться в нужное положение.
Еще один важный вопрос – оптимальный выбор соотношения скорости робота к крутящему моменту двигателей. Здесь будет полезно изучить модельный ряд двигателей, который в настоящее время широк. Не стоит забывать и об эффективном энергоснабжении – робот должен выдержать всевозможные раунды в основное время. Найти соединение, которое было бы достаточно легким и в то же время рочным, – еще одна трудность для создателя робота мини-сумо. Однако, чтобы эффективно атаковать противника, необходимо оснастить собственную конструкцию быстрыми и надежными датчиками отражения (важно помнить, что реакция робота должна быть автоматической – нельзя поддерживать ее с помощью дистанционного управления). Также важно помнить о плуге – ключевой элемент конструкции, который всегда должен оставаться близко к земле.
Соревнование Line follower
В дополнение к соревнованиям по мини-сумо (и другим категориям сумо) распространены игры с отслеживанием линий. Эти роботы оснащены функцией отслеживания маршрута, нарисованного на земле (обычно в виде черной линии на белом фоне). Ход маршрута иногда бывает разнообразным, могут возникать различные трудности в виде изломов, кривых, острых углов. Организаторы соревнований часто указывают в спецификации главные критерии построения маршрута, чтобы дизайнеры могли адаптировать собственных последователей к конкретным требованиям. Сложность вождения может быть связана не только с линией, размеченной на земле, но даже с формой самой земли – существуют маршруты с различными типами физических препятствий, такими как наклонные подъемы или кривизна (изгиб) трассы, как на тобоггане.
Соревнования Line follower посвящены самому быстрому и, что важно, безошибочному преодолению маршрута, обходу ловушек на нем. Время в пути учитывается в конкурсе. Как общее правило, так и требования, предъявляемые к самим роботам, заставляют форму последователей линии часто напоминать форму гоночных автомобилей или насекомых. Здесь ценно все вдохновение, потому что правила не навязывают никаких конкретных решений в этом вопросе. Единственное требование касается габаритных размеров устройства – они не должны превышать размер листа А4.
Способы победы в Line follower
Рецепт успеха линейного последователя на соревнованиях – минимально возможный вес, снижающий склонность конструкции к опрокидыванию. По этой же причине рекомендуется плоский профиль корпуса – робот должен плотно прилегать к рельсу. Конструкция оснащена колесами с высоким сцеплением с грунтом. Чтобы преодолевать всевозможные препятствия и планировать маршрут, в следящих за линиями устанавливаются выступающие элементы (усы) с датчиками. Такие элементы опережают прохождение робота и помогают роботу легче ориентироваться в дальнейшем ходе следа – поэтому такие функции аналогичны антеннам насекомых. У некоторых роботов также встроены туннельные приводы, засасывающие воздух под шасси конструкции. Эффект от таких решений заключается в улучшении сцепления с землей без увеличения веса робота, а также облегчение преодоления любых кривых. Однако помните, что роботы с туннельным питанием разрешены только в конкретных игровых категориях.
Второстепенные бои и соревнования роботов
По мере развития любительской робототехники мир энтузиастов электроники также обогащается другими категориями робототехнических профессий. Команды электронных игроков играют в футбол, хотя остаются неповоротливыми моделями. Однако, согласно новостям из индустрии, очевидно, что наступит день, когда гуманоиды будут соревноваться с людьми в настоящем футболе - и с успехом. Это произойдет в середине 21 века.
Интересно, что соревнования RoboCup проводятся уже 20 лет, и сегодня международные соревнования охватывают не только футбол, но и ряд популярных дисциплин. Также проходят соревнования роботов-спасателей или танцев.
Соревнования по мини-сумо (и другие категории роботов-сумо) являются соревнованием по принципу честной игры. Однако не все робототехнические профессии настолько дружелюбны. В течение нескольких лет в США организовывались игры, чтобы физически уничтожить противника. Соревнование жесткое, и мобильные конструкции достигают оружия, которое должно уничтожить конкурента, поэтому разрешается резать, разбивать, поливать, разбрызгивать и рвать. По окончании игры роботы, конечно же, сильно повреждаются, ведь бой заканчивается только при полной нейтрализации противника. Кроме того, размеры соревнующихся в поединке конструкций отличаются от хрупких мини-сумосов – эти роботы тяжелые и массивные для полноценной борьбы.
Глядя на соревнования спортсменов-электронщиков, трудно игнорировать истинные жемчужины индустрии робототехники, такие как дистанционно управляемые гуманоидные бои. Широкие возможности управления, в том числе поощрение робота к ударам, прыжкам, приседаниям, ударам, направленным на противника, делают этот тип соревнований похожим на компьютерные игры. Геймплей затягивает и эффективен как для участников (владельцев роботов), так и для зрителей. Обладая большим мастерством, легко довести собственную технику поединка до совершенства. Конечно, этот тип роботов сложно построить самостоятельно, поэтому конкуренция часто основана на готовых гуманоидных роботах, доступных в коммерческом предложении.
Заключение
Участие в боях роботов – как самодельных, так и готовых, предлагаемых производителями электронных игрушек, – хобби для энтузиастов любого возраста и с разной степенью интереса. Самостоятельный дизайн развивает воображение, интуицию в области физики или электроники и программирования. Подвергание робота сложным испытаниям - в сравнении с конкурирующими устройствами – означает, что та же модель, например, мини-сумо, разработана и улучшена в течение следующих нескольких лет, доведя до совершенства.
Если вы все еще думаете о том, какую профессию в IT освоить, приглашаем ознакомиться с полным списком курсов в OTUS. Конечно у нас нет курсов по боям роботов, но есть к примеру курс по созданию программных роботов, а также серия курсов по программированию, инфраструктуре, тестированию, администрированию, информационной безопасности и не только.
