Акваботы, робофутбол и спасательные миссии: школьники устроили баталии роботов в Новосибирске

Школьники из Якутии, Казахстана и нескольких регионов Сибири привезли автоматизированных роботов, собранных собственными руками, чтобы принять участие в соревнованиях. В Новосибирске состоялся региональный этап фестиваля юных техников «РобоФинист». На этом мероприятии школьники продемонстрировали своё мастерство, управляя роботами, которые умеют спасать, играть в футбол и сумо, а также участвовать в эстафетах.

От идеи до победы

В отборочном этапе трехдневного фестиваля приняли участие более 250 конкурсантов. Как отмечают организаторы мероприятия, с каждым годом количество участников растет и территориальный охват становится всё больше. Так, в апрельских состязаниях приняли участие юные робототехники из Новосибирской, Кемеровской и Томской областей, Алтайского края, Якутии, а также Казахстана.

В стенах лицея №159 было оборудовано множество арен, где проходили захватывающие соревнования роботов. На одних площадках они сражались в контактных схватках, на других ‒ пытались преодолеть препятствия, а на третьих ‒ играли в увлекательные игры, похожие на человеческие. Они даже сыграли в футбол и интеллектуальное сумо с использованием роботов. Соревнования проводились в 15 различных дисциплинах. Юные инженеры демонстрировали своё мастерство, заставляя своих роботов проходить по сложным маршрутам, ориентируясь только на бортовые датчики. Они выполняли задания по эстафетной передаче предметов и проходили испытания на скорость и точность.

Накануне соревнований ребята активно трудились над созданием своих роботов, кропотливо собирая и программируя их. Как отмечают педагоги, создание конструкции ‒ лишь 20 процентов работы. Основная часть времени уходит на написание программы и исправление ошибок. Этот процесс, по их словам, учит детей не только решать логические задачи и справляться с нестандартными ситуациями в жизни, но и помогает им в учебе. Участники соревнований изучили множество готовых решений, и нашли способы их усовершенствовать.

Способные плавать

Отборочный этап фестиваля «РобоФинист» проводится в Новосибирске третий год, и каждый раз организаторы добавляют новые дисциплины. Так, в этом году впервые здесь соревновались аквароботы. «Я считаю, что аквароботы ‒ это верх инженерной мысли. Собрать из обычных образовательных конструкторов плывущего робота, который не зальет водой свой контроллер и датчики ‒ это настоящий подвиг, ‒ отметила учитель информатики и робототехники лицея №159 Мария Омельченко. ‒ В прошлом году со своими воспитанниками мы создавали подобные платформы для роботов. Это было непросто. Не с первого раза удалось подобрать подходящий материал для аквароботов. Это был большой проект для детей, который требовал экспериментов».

Базовая конструкция команды лицея №159 «MM_Lab-Аквароботы» опирается на основание, которое не дает роботу утонуть. При разработке первой конструкции ребята использовали один слой пенопласта, в результате робот был неустойчив на поверхности воды. Далее они добавили еще один слой и утяжелители на дно, чтобы у конструкции был баланс. На аквароботе расположили и два ультразвуковых датчика, которые помогают ему ориентироваться в бассейне. Все усовершенствования помогли Артему Гаринцеву и Максиму Зеленскому победить в гонках аквароботов.

В этих состязаниях участникам предстояло самостоятельно сконструировать и запрограммировать робота, способного плавать и выполнять различные задания в автономном режиме. Роботу нужно было перемещаться вдоль бортов бассейна, а также находить и обходить буи. Всего было четыре упражнения, которые выявляли самого быстрого, ловкого и умного водоплавающего робота. Каждому участнику было дано не менее двух попыток выполнить каждое упражнение, и в зачет шла лучшая из них.

Второе место в этих заплывах заняла команда «AquaGES» из школы № 112. Дмитрий Бурмистров и Михаил Юсупов сконструировали акваробота так, чтобы вода, которую выплескивают винты, не попадала на аккумулятор датчика расстояния движения. Эти и другие инженерные решения помогли им обойти команду соперников из своей школы «Аквабот112 ‒ женя_аделя». Аделя Шафигуллина и Евгений Карпов, которые заняли третье место в соревнованиях, задействовали четыре мотора и несколько датчиков. Как говорят ребята, после соревнований обязательно найдут новые технические решения, чтобы победить в следующий раз.

Скорость и тактика на футбольном поле

Вывести на поле команду из роботов и заставить их играть в футбол смогли восемь команд из двенадцати заявленных. Некоторые роботы в командах не прошли отбор после карантина, где робофутболистов проверяют на соответствие заявленным параметрам. Участники получили возможность продемонстрировать не только навыки конструирования, но и слаженную командную работу. На поле сошлись восемь роботов, каждым из которых управляет свой участник.

Полигон представляет собой уменьшенную копию настоящего футбольного поля, где каждая команда стремится забить как можно больше голов в ворота соперников. Как отмечают участники, робофутбол ‒ красивая обертка для сложных задач. Чтобы механизм сам играл, он должен воспринимать пространство, понимать, где он находится, принимать решения, «договариваться» с партнерами.

Робототехники из гимназии «Краснообская» создали «Метеоров» ‒ динамичных и маневренных роботов, способных быстро перемещаться по футбольному полю и эффективно атаковать ворота соперника. По словам гимназиста Даниила Некипелова, в основу конструкции легли два мощных мотора и надежная система питания. «Наш робот имеет трехколесную конструкцию, оснащенную внешним припаянным аккумулятором и уникальной платой, которую мы разработали самостоятельно», ‒ отмечает Даниил. Робот-футболист также имеет продуманную систему навигации, позволяющую ему быстро ориентироваться в пространстве. «Наша стратегия заключается в использовании скорости, маневренности и точности, чтобы перехватывать мяч, обходить защитников и забивать голы», ‒ добавляет другой участник команды от гимназии «Краснообская»  Иван Логачев.

По итогам соревнований команда робофутболистов из Краснообска заняла второе место. А лидером футбола управляемых роботов 4х4 стал Центр образования «Верх-Тулинский». Команда «ROBOMAX-5» сконструировала самых быстрых игроков на футбольном поле. «База роботов собрана самостоятельно из деталей конструктора, основа напечатана на 3D принтере, для движения используются двигатели с энкодерами, устойчивость обеспечивается одной шаровой опорой, ‒ рассказывает Егор Соболев. Захват мячика обеспечивается вращающимися колесами. Вращение моторов обеспечивается за счет мотора с повышающей передачей». Стоит отметить, удары по мячу так же производятся с помощью мотора с повышающей передачей. «Роботы очень легкие, но в тоже время юркие и техничные. Мы как бразильцы в футболе!», ‒ говорит Павел Комаров из команды «ROBOMAX-5».

Робот и спасательные миссии

Участниками еще одной дисциплины на фестивале «РобоФинист» ‒ RoboСupJunior Rescue Line ‒ становятся самые смелые, ведь им предстоит сконструировать робота, который должен самостоятельно выполнить спасательную миссию. Такому роботу предстоит двигаться по линии через разрушенные препятствия, возвышенности, неровности, чтобы забрать пострадавших и вернуть их на базу, где им будет оказана помощь.

Для ученика 11 класса лицея № 159 Кирилла Ирзаева два года назад дебютным проектом стал робот-эстафетчик, который передвигается по заданной траектории и передает предметы. Собрать такую конструкцию школьнику удалось всего за полтора-два месяца занятий в кружке. Спустя два года Кирилл смоделировал робота-спасателя. По задумке, он спасал людей после схода лавины. На его пути препятствий нет, но важно соблюдать траекторию и порядок действий. Для этого нужно заранее прописать верную программу.

Для этого отборочного тура «РобоФиниста» Кирилл сконструировал робота на устойчивой четырехколесной базе, которую приводят в движение два больших мотора. Также у конструкции есть механический ковш для сбора жертв – шариков. Задача его робота такая же, как и у предыдущей конструкции ‒ пройти по сложной линии и спасти условную жертву. «Процесс подготовки начинается со сборки, за которой следует написание программы и поиск наиболее удачной конструкции. Ведь не всегда все получается с первого раза. Необходимо предусмотреть все возможные ситуации, в которых робот может застрять или столкнуться с другими препятствиями. Также в программе можно реализовать множество проверок, чтобы избежать ошибок», ‒ говорит Кирилл.

Все решения он принимает самостоятельно, ничего не копируя из готовых конструкций. У него есть уникальные разработки, которые позволили улучшить конструкцию робота. Например, он использует датчики цвета, ориентированные на RGB-показатели ‒ Red, Green и Blue, каждый из которых может принимать значение от 0 до 255. Кирилл суммировал эти показатели, чтобы робот мог двигаться по линии, и с их помощью распознает цветовые метки. Все его усовершенствования помогли занять ему первое место в этих состязаниях. Второе место завоевала команда «Roboland 20» из ДДТ имени В. Дубинина и третье – команда «ROBOMAX-1» из Центра образования «Верх-Тулинский».

Самые сильные из начинающих робототехников получили путевку в финал соревнований в Санкт-Петербурге, который пройдет осенью. Победителей фестиваля наделили и преимуществами при поступлении в вузы, дополнительными баллами к ЕГЭ, а также возможностью поступления без экзаменов в МГУ имени М.В. Ломоносова при условии участия в олимпиаде «Робофест».

Олеся Соснина, фотографии Константина Кутузова