Pro mezinárodní soutěž v robotice "ROBO2020" vznikla tato časomíra a tento článek...

Donate

• zdrojový kód pro Arduino IDE, data pro 3D tiskárnu, soubor pro Excel (příjem dat z robo2020 přes USB), dráha pro roboty

Funkce časomíry

Po zapnutí časomíry se na displeji zobrazí text "ROBO2020" a následně se nastaví stav pro test IR bran (je vidět text, zda je brána 1 (2) aktivní "ON", nebo není aktivní "OFF"). Stav IR bran je zároveň signalizován zelenou LED zabudovanou v IR bráně a signalizován pípáním piezo reproduktoru.

Po stisknutí tlačítka "hra" (tlačítko je umístěné na horní části časomíry), nebo pomocí tlačítka "HRA" v mobilní aplikaci spustíme novou hru. Na panelu bude zobrazeno jako "New game!". Následně na panelu bliká text ">START" do doby, než prvně projede vozítko IR bránou start. Do této doby neběží odpočet hry (7 minut).

Po projetí IR brány "start" se spustí odpočet celé soutěže (7 minut) a zároveň měření času projetí 1. kola (L1). Po projetí IR brány "stop" se do Excelu odešlou výsledky 1. kola. Následně na panelu bliká text ">START" do doby, než projede vozítko IR bránou start. Odpočet soutěže (7 minut) stále běží. Duo LED diody (zelená/červená) signalizují stav bran. Podrobněji je vše vidět ve videu níže...

Video - ukázka chodu časomíry

Video - ukázka z mobilní aplikace

Video - BT nepřipojeno

Video - BT připojeno

Tabulka v Excelu s načtenými daty

Po ukončení každého kola (nebo vypršení času soutěže 7 minut) se do Excelu odešle

• datum a čas ukončení kola
• status kolo 1, 2, 3 (LAP1..), vypršení času před dokončením kol (MAXRUNTIME!) nebo všechno v pořádku (RUNTIMEOK)
• stav IR bran (start, stop)
• čas kola (1, 2, 3) v ms
• celkový čas soutěže (7 minut) v ms

Zároveň se po ukončení všech kol soubor uloží na disk v PC pod názvem "ROBO2020_L1-xxxx_L2-xxxxx_L3-xxxx.xlsm" kde xxxx jsou časy v ms jednotlivých kol (v reálu se nikdy nestane, aby byl název souboru 2x stejný).

Časomíra je napájena (230V) a propojena skrze USB do PC. V PC (Windows 10 - 64bit) spustíme MS Office 2016 Excel soubor: ROBO2020CZ.xlsm (nebo anglická verze ROBO2020EN.xlsm). Stiskneme tlačítko "Spojení s panelem". V okně USB port nastavíme dostupný port (stejné číslo com portu pod kterým vidí desku Arduino IDE, v mém případě port 51) a rychlost komunikace 9600 baudů. Po stisknutí tlačítka "připojit" dojde k restartu robo2020 panelu. Ladící informace si můžeme nechat vypsat po stisknutí tlačítka LOG->.

Arduino deska do Excelu odesílá přes USB data

Příklad výpisu na sériové lince

CUSTOMBOX1,LABEL,LAP1
CUSTOMBOX2,LABEL,LAP2
CUSTOMBOX3,LABEL,LAP3
CUSTOMBOX1,SET,0
CUSTOMBOX2,SET,0
CUSTOMBOX3,SET,0
Date,Time,Status,IRstart,IRstop,Lap1,Lap2,Lap3,Runtime
CLEARSHEET
DATA,DATE,TIME,LAP1,OK,OK,11574,-,-,16474,AUTOSCROLL_20
CUSTOMBOX1,SET,1
DATA,DATE,TIME,LAP2,OK,OK,-,11104,-,32278,AUTOSCROLL_20
CUSTOMBOX2,SET,1
DATA,DATE,TIME,LAP3,OK,OK,-,-,7200,39578,AUTOSCROLL_20
CUSTOMBOX3,SET,1
DATA,DATE,TIME,RUNTIMEOK,END,END,11574,11104,7200,39578,AUTOSCROLL_20
SAVEWORKBOOKAS,ROBO2020....

IR závora je založena na snímači SHARP 2Y0A21 F 39, který je připojen na 5V. Výstupním signálem snímače je analogové napětí úměrné vzdálenosti. Toto čidlo měří vzdálenost (pomocí IR odrazu) 10-80cm. Signál je přiveden na analogový vstup procesoru (v mém případě vstupy A0 a A1 desky Arduino MEGA2560).

Jedna závora spouští odpočet časomíry a druhá zastavuje odpočet časomíry. Na plastovém výtisku z 3D tiskárny je osazen IR snímač a dvoubarevná LED (zelená-červená) pro signalizaci stavů časomíry. Součástí každé závory (uvnitř krabičky) je i filtrační kondenzátor 1000uF/10V pro pokrytí poklesů na konci kabelu. Kabel k IR závoře má cca 6 metrů a není stíněn. Celkem je použito 5 vodičů v kabelu. 3 pro IR a 2 pro LED.

Displej se skládá ze 16 matic LED 8x8 bodů - jedná se o "China" matice FC16. Všechny moduly FC16 jsou zapojeny do série.

Celá časomíra je namontovaná do staré kovové krabice co dům dal. Z boku je vyveden konektor USB pro připojení PC (pro odesílání dat do Excelu) a přívodní napájecí euro konektor s pojistkou a vypínačem na 230V. V krabici je namontován průmyslový zdroj 230V/5V-5A, který napájí celou časomíru (Ardunio + LED matice 8*8). Při rozsvícení všech bodů (1024 LED) je odběr ze zdroje 4,5A. Z důvodu "lenosti" (-> nemuset navrhovat a vyrábět plošný spoj) je použita deska Arduino MEGA2560, do které je vše zapojené pomocí řadových pinů.

Držák BT modulu (ala China tavná pistole )...

Držáky kabelů IR bran, USB konektor, přívod 230V

Aplikace umožňuje pomocí Bluetooth spojení na mobilním telefonu zobrazovat naměřené časy kol, celkový čas soutěže a ovládat spuštění nové hry (nového měření).

Aplikaci můžeme stáhnout na Google Play store aplikace.

Připojení BT

V mobilním telefonu máme spuštěné BT a vyhledávání dostupných zařízení. V seznamu dostupných zařízení se objeví zařízení "ROBO2020". Pokud nemáme nastaven svůj název BT modulu HC-05 (jeho jméno) při montáži do panelu, zobrazí se v seznamu jako zařízení "HC-05". Klikneme na zařízení ROBO2020 a připojíme se k němu. Samozřejmě musíme znát heslo pro připojení k tomuto modulu. Výchozí heslo je: 1234. Spustíme mobilní aplikaci ROBO2020 a klikneme na ikonu BT (vedle rudého textu: Bluetooth odpojeno). V seznamu BT vybereme zařízení "ROBO2020". Po úspěšném připojení se zobrazí vedle ikony BT zelený text "Bluetooth připojeno".

Spuštění hry

Stiskneme na delší dobu tlačítko "HRA/ZASTAVIT"

Spuštění nové hry (po ukončení všech kol, nebo vypršení celkového času)

Stiskneme na delší dobu tlačítko "HRA/ZASTAVIT"

Vyskočení z režimu hry (pro testování IR bran)

Stiskneme na delší dobu tlačítko "HRA/ZASTAVIT" (toto lze provést pouze v případě, že hra běží -> tedy běží kolo 1, 2, 3), nebo restartu celého panelu. Po zapnutí robo panelu je nastaven vždy nejprve testovací režim pro kontrolu IR bran. V aplikaci je stav IR bran zobrazován jako text "aktivní" / "neaktivní".

Snímky obrazovky z telefonu

Vstupy a výstupy jsou do Arduina připojeny následovně

V programu jsou data (napětí) z každé IR brány průměrovány 80 vzorky (omezení proti rušení). Vzdálenost (rozsah měření) IR bran je nastaven v rozsahu 12-32cm od snímače SHARP.

Mezinárodní robotická soutěž "ROBO-VOZÍTKO PLZEŇ 2020" v rámci výzvy "Budoucí autonomní městská mobilita" (pracovní název soutěže "ROBO2020"). Cílem soutěže je projet zkonstruovaným robotickým vozítkem přepravujícím kelímek s odměřeným množstvím vody vymezenou dráhou v co nejkratším čase bez rozlití vody v kelímku.
Dráha je tvořena vodící černou zakřivenou čárou na bílém podkladu, nikde se neprotíná, startovní čára zároveň tvoří i cílovou čáru. Vozítko se musí samočinně rozjet na černé čáře označené START a po projetí dráhy opět samočinně zastavit na nebo za černou čárou označenou START.

Popis týmu
Soutěže se účastní dvoučlenné studentské týmy, maximálně šest týmů z každé účastnické země. Studenti jsou ve věku mezi 17 a 21 lety. Týmy pracují samostatně bez zásahu učitele nebo dospělé osoby. Možné jsou konzultace s učitelem.

Technické podmínky
Specifikace dráhy
- podklad pro dráhu tvoří bílá rovná plastová deska o rozměru 3000 x 3000 mm, na níž je černou barvou zakreslena uzavřená zakřivená smyčka (zakřivená vodící černá čára o šířce 15 mm), nikde se neprotíná, není přerušená, start a zároveň cíl tvoří černá čára označená START o šířce 15 mm, která protíná vodící černou čáru; dráha není členitá
- snímání vodící čáry vozítkem: optické

Ilustrační tvar dráhy

Specifikace robotického vozítka
- maximální velikost robotického vozítka (délka x šířka): 200 x 200 mm
- počet náprav: neomezeno
- šasi: neomezeno
- výkon motorů: neomezeno
- pohon vozítka: elektromotory
- kola, pásy a další technické mechanismy vozítka nesmí poškozovat dráhu a ani povrch dráhy
- vozítko bude tvořit jeden celek
- osazení kelímku na vozítku: kelímek bude postaven do obložení ve tvaru prstence

Osazení kelímku na vozítku
- osazení kelímku na vozítku: kelímek bude postaven do obložení ve tvaru prstence, přičemž vnitřní průměr obložení bude nepatrně větší než vnější průměr dna kelímku – kelímek musí stát v obložení naprosto volně, nesmí být obložením sevřený. Vnitřní výška obložení nesmí být vyšší než 5 mm.
- osazení kelímku pro přepravovanou vodu si soutěžní týmy vytisknou vlastními silami na 3D tiskárně
- není povoleno měnit velikost a ani osazení kelímku jinak modifikovat

Řídící jednotka vozítka
- libovolná platforma (Arduino, Picaxe, Raspberry, …)
- vozítko musí být zcela autonomní, nesmí skrývat možnost vnějšího ovládání (wi-fi, Bluetooth)

Kelímek
- velikost kelímku pro přepravovanou vodu si soutěžní týmy vytisknou vlastními silami na 3D tiskárně
- není povoleno měnit velikost a ani kelímek jinak modifikovat
- barva a ani materiál, z něhož je kelímek vytisknutý, nerozhoduje (ABS, ASA, PET, …)

Kritéria hodnocení
Kategorie nejlepší jízda
- čas projetí dráhou (rychlost) – v případě vyjetí z vodící černé čáry musí být opět vozítko umístěno na start; pokud se ale vozítko samo vrátí na vodící černou čáru, může pokračovat dále do cíle; v případě opětovného umístění vozítka na START se sčítají všechny časy. Vozítko může být opakovaně umístěno na START maximálně 3x. Celkový čas na projetí dráhy včetně opětovných umístění vozítka na START činí 7 minut.
- převrhnutí kelímku s vodou na dráze – v případě převrhnutí kelímku s vodou musí být opět vozítko umístěno na start
- družstvo může využít plný čas na dráze (7 minut) tím, že vozítko může postavit na dráhu několikrát; započítává se nejlepší čas projetí dráhou

 Kategorie nejlepší design
- originální kapotáž vozítka (barvy, propracování dílů, kvalita dílů, …)
- ochrana elektroniky před vodou
- zajímavé osvětlení (světlomety, majáky, …)
- netradiční zvuky (maják, výstražné zvuky, …)

Nejlepší prezentace v anglickém jazyce
Elektronická prezentace prostřednictvím počítače ve spojení s datovým projektorem, prezentovat mohou oba členové týmu.
Prezentace v rozsahu 10 minut + 5 minut na diskusi obsahuje:
- stručný popis vozítka
- popis nejzajímavějších technických částí a jejich řešení
- největší úspěch při konstrukci (elektronika, design, mechanická stavba, programování, seřízení, …)
- největší problém při konstrukci (elektronika, design, mechanická stavba, programování, seřízení, …)
- přínos pro vlastní odborný rozvoj
- použití zdrojů (web, literatura, …)
Pro potřeby hodnotitelů dodají soutěžní týmy prezentaci a technickou dokumentaci vozítek v anglickém jazyce a ve formátu .pdf.
Prezentace budou po skončení soutěže poskytnuty zdarma pro členy všech soutěžních týmů

Popis hodnocení
Hodnocení proběhne mezi 13. a 17. lednem 2020 v Plzni. 14. ledna 2020 proběhnou prezentace týmů, 15. ledna 2020 proběhnou soutěžní jízdy.
Hodnotiteli jsou vždy dva odborníci z Tchien-ťinu, dva z Plzeňského kraje, dva ze Západočeské univerzity v Plzni, dva z Německa a dva ze Slovenska. Každý hodnotitel vyplní formulář hodnocení, ze kterého se údaje přenesou do celkové výsledkové listiny.
Hodnotitelé budou hodnotit robotická vozítka ve třech na sobě nezávislých kategoriích:
- Kategorie nejlepší jízda
- Kategorie nejlepší design
- Kategorie nejlepší prezentace svého vozítka v anglickém jazyce

Celkové pořadí

Kategorie nejlepší jízda
- součet všech časů v milisekundách
V kategorii vítězí družstvo s nejkratším časem projetí dráhou.

Kategorie nejlepší design
(bodování 0 – 5 bodů, nejlepší 5 bodů)
kritéria hodnocení:    
- originální kapotáž vozítka (0 – 5 bodů)
- ochrana elektroniky před vodou (0 – 5 bodů)
- zajímavé osvětlení (0 – 5 bodů)
- netradiční zvuky (0 – 5 bodů)
V kategorii vítězí družstvo s nejvyšším počtem bodů

Kategorie nejlepší prezentace svého vozítka v anglickém jazyce
(bodování 0 – 5 bodů, nejlepší 5 bodů)
kritéria hodnocení:    
- technická dokumentace vozítka (0 – 5 bodů)
- prezentace v rozsahu 10 minut + 5 minut na diskusi obsahující:
- stručný popis vozítka (0 – 5 bodů)
- popis nejzajímavějších technických částí a jejich řešení (0 – 5 bodů)
- největší úspěch při konstrukci (elektronika, design, mechanická stavba, programování, seřízení, …) (0 – 5 bodů)
- největší problém při konstrukci (elektronika, design, mechanická stavba, programování, seřízení, …) (0 – 5 bodů)
- přínos pro vlastní odborný rozvoj (0 – 5 bodů)
- použití zdrojů (web, literatura, …) (0 – 5 bodů)
V kategorii vítězí družstvo s nejvyšším počtem bodů

Kelímek a držák pro vozítko

https://pihrt.com/3d/420-soutez-robo2020

Attachments:

Aplikace pro Android	[verze 1.0]	2855 kB	130 Downloads	2019-12-09 19:19
ROBO2020 package	[zadání soutěže a podklady]	22153 kB	144 Downloads	2019-12-09 19:35
Sharp	[katalogový list IR snímače]	2051 kB	140 Downloads	2019-12-09 19:18