Εισαγωγή

Εδώ και αρκετές δεκαετίες τα ρομπότ έχουν εδραιωθεί στον τομέα της βιομηχανίας βοηθώντας στην αυτοματοποίηση της παραγωγής και μειώνοντας το ρίσκο κινδύνου για τους εργαζόμενους. Ένα ρομπότ μπορεί να αντικαταστήσει τον άνθρωπο σε μια επαναλαμβανόμενη εργασία, ειδικά εάν είναι δύσκολη ή επικίνδυνη, αν χρειάζεται πολύ μεγάλη ακρίβεια ή αν εκτελείται κάτω από δύσκολες συνθήκες. Η προσθήκη αισθητήρων επιτρέπει στο ρομπότ να αναγνωρίζει το περιβάλλον του και να προσαρμόζεται στις αλλαγές, προκειμένου να εκτελέσει πιο πολύπλοκες εργασίες.

Η μετακίνηση υλικού και εξαρτημάτων σε ένα εργοστάσιο είναι εργασία επαναλαμβανόμενη, κουραστική και ενδεχομένως επικίνδυνη για έναν εργαζόμενο. Τα ρομπότ είναι τα ιδανικά εργαλεία για τη διαλογή, τη μετακίνηση και την τοποθέτηση εξαρτημάτων από ένα σημείο σε ένα άλλο μέσα στη γραμμή παραγωγής ενός εργοστασίου. Η χρήση των ρομπότ στη βιομηχανία έχει τεράστια οφέλη καθώς μπορούν να λειτουργήσουν σε θορυβώδη και επικίνδυνα μέρη, με διακοπή μόνο για φόρτιση ή συντήρηση. Η ανύψωση εξαρτημάτων και υλικών είναι η κύρια αιτία τραυματισμών στο χώρο εργασίας, πρόβλημα που λύνεται με αυτοματοποίηση των εργασιών με τη χρήση ρομπότ.

Γενική περιγραφή της δοκιμασίας

Το ρομπότ που θα κατασκευάσουμε είναι μέρος της γραμμής παραγωγής ενός εργοστασίου. Είναι βοηθός που αναγνωρίζει, επιλέγει και μεταφέρει τα κατάλληλα εξαρτήματα σε διαφορετικό σημείο της γραμμής παραγωγής κάθε φορά, ανάλογα με τις ανάγκες. Σε κάθε κύκλο εξυπηρέτησης, ξεκινάει από κάποιο σημείο του εργοστασίου, συλλέγει τα εξαρτήματα που πρέπει να μεταφέρει, ενημερώνεται για το σημείο παράδοσης και παραδίδει εκεί τα εξαρτήματα. Συμμετέχοντες

Ηλικίες μαθητών: μαθητές από Γ’ Δημοτικού και πάνω.
Δομή ομάδας: κάθε ομάδα θα αποτελείται από τους μαθητές ενός τμήματος.

Κατασκευή του ρομπότ

• Οι ομάδες θα χρησιμοποιήσουν για την επίλυση της άσκησης οχήματα-ρομπότ με κοινό σχεδιασμό, ο οποίος θα προκύψει ως εξής: Τα τμήματα που θα συμμετάσχουν στον διαγωνισμό θα προετοιμάσουν μέχρι το τέλος Φεβρουαρίου 2019 ένα όχημα ή ένα σχέδιο οχήματος ή επί μέρους μηχανισμούς, τα οποία θα προτείνουν μέσω της πλατφόρμας ERES. Η ομάδα των εκπαιδευτών στο τέλος αυτής της φάσης, θα αποφασίσει ποιό από τα οχήματα ή συνδυασμούς των μηχανισμών που προτάθηκαν θα χρησιμοποιηθεί και η κάθε ομάδα που συνέβαλε στο σχεδιασμό θα πάρει επιπλέον βαθμούς με βάση τις προτάσεις της. Από το Μάρτιο 2019 και μέχρι λίγο πριν το τέλος της σχολικής χρονιάς, η κάθε ομάδα χρησιμοποιώντας το σχέδιο του ρομπότ που έχει επιλεγεί ως τελικό σχέδιο, θα το προγραμματίσει κατασκευάζοντας δικό της αλγόριθμο και σε δική της διαδρομή πάνω στην πίστα.

Κανονισμοί του διαγωνισμού

• Το ρομπότ θα πρέπει να λειτουργεί αυτόνομα χωρίς να δέχεται οποιαδήποτε επιπλέον εντολή κατά τη διάρκεια της δοκιμασίας του (π.χ. απαγορεύεται να είναι συνδεδεμένο με τηλεχειριστήριο).

• Απαγορεύεται κάποιος μαθητής να ακουμπήσει το ρομπότ ή τα υλικά της πίστας (μπάλες, βάσεις, κύβο) κατά τη διάρκεια της δοκιμασίας.

• Το ρομπότ θεωρείται πως έχει τερματίσει τη δοκιμασία του, οπότε και καταγράφονται οι βαθμοί που έχει συλλέξει όταν: o ακινητοποιηθεί πλήρως στην περιοχή τερματισμού, o κάποιος μαθητής πει "ΤΕΛΟΣ", o κάποιος μαθητής ακουμπήσει το ρομπότ, o μέρος του ρομπότ έχει βγει εκτός των ορίων της πίστας, o περάσουν 5 λεπτά από την εκκίνηση.

Η πρόκληση-δοκιμασία αναλυτικά

Η αποστολή του ρομπότ είναι να ξεκινήσει από άγνωστο σημείο εκκίνησης, να εντοπίσει και να συλλέξει τα κατάλληλα εξαρτήματα από τον χώρο του εργοστασίου, και να τα παραδώσει σε άγνωστο κάθε φορά σημείο τερματισμού. Οι πιθανές περιοχές εκκίνησης είναι τρεις (μία μπλε, μια κίτρινη και μια κόκκινη). Μια από αυτές θα επιλέγεται με κλήρωση σε ΚΑΘΕ εκκίνηση του ρομπότ. Το ρομπότ δε θα γνωρίζει το σημείο εκκίνησης με κανέναν τρόπο πριν την εκτέλεση του προγράμματός του, επομένως πρέπει να είναι σε θέση να αναγνωρίζει σε ποια από τις τρεις θέσεις βρίσκεται κατά την εκκίνησή του. Μια ομάδα μπορεί να επιλέξει να ξεκινήσει το ρομπότ της από μια συγκεκριμένη περιοχή από τις τρεις (δηλώνοντας ότι δεν επιθυμεί να ακολουθήσει την κλήρωση), χάνοντας τους επιπλέον βαθμούς του τυχαίου σημείου εκκίνησης. Στην περιοχή του εργοστασίου (δεξιά και αριστερά της πίστας, στα σημεία που βρίσκονται τα 6 πράσινα τετράγωνα) θα είναι τοποθετημένοι πύργοι με κόκκινες και μπλε μπάλες στην κορυφή τους, που αντιπροσωπεύουν εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στο συγκεκριμένο εργοστάσιο. Το ρομπότ πρέπει να εντοπίσει τις κόκκινες μπάλες που είναι τοποθετημένες πάνω στους κόκκινους πύργους και να τις πάρει μαζί του. Σε άλλη περιοχή του εργοστασίου θα υπάρχουν τρία χρωματιστά τετράγωνα, ένα μπλε, ένα κίτρινο και ένα κόκκινο. Στο ένα από αυτά, μετά από κλήρωση (το αποτέλεσμα της οποίας δε θα γνωρίζει με κανέναν τρόπο το ρομπότ πριν την εκκίνησή του), θα είναι τοποθετημένος ένας πράσινος κύβος, που θα ορίζει σε ποιό τετράγωνο θα τερματίσει το ρομπότ, ώστε να παραδοθούν τα εξαρτήματα. Αν για παράδειγμα ο πράσινος κύβος είναι τοποθετημένος στο κόκκινο τετράγωνο, το ρομπότ θα πρέπει να τερματίσει στην κόκκινη περιοχή κ.ο.κ.. Το ρομπότ θα πρέπει να τερματίσει ολόκληρο μέσα σε αυτή την περιοχή φορτωμένο με τις δυο κόκκινες μπάλες και χωρίς να έχει μετακινήσει από τη θέση τους τις βάσεις των κόκκινων μπαλών καθώς και τις μπλε βάσεις και τις μπλε μπάλες προκειμένου να πάρει το μέγιστο της βαθμολογίας.

Περιγραφή της πίστας

• Η συνολική διάσταση της πίστας είναι 120x120 εκατοστά. • Οι περιοχές εκκίνησης και τερματισμού είναι ένα κόκκινο, ένα κίτρινο και ένα μπλε τετράγωνο 25x25 εκατοστά. • Οι μαύρες γραμμές έχουν πλάτος δυο εκατοστών. • Οι περιοχές τοποθέτησης των πύργων με τις μπάλες είναι 6 πράσινα τετράγωνα 4,8x4,8 εκατοστά, με κίτρινο περίγραμμα πάχους ενός εκατοστού. • Οι περιοχές με τον κώδικα προορισμού (τερματισμού) είναι τρία τετράγωνα (ένα κόκκινο, ένα κίτρινο και ένα μπλε), με διαστάσεις 4,8x4,8 εκατοστά, με γκρι περίγραμμα πάχους ενός εκατοστού.

Τα αντικείμενα της δοκιμασίας

•Τα «εξαρτήματα» που πρέπει να μεταφερθούν είναι κόκκινες μπάλες τοποθετημένες σε βάσεις με το ίδιο χρώμα. • Κάθε μπάλα είναι τοποθετημένη σε βάση αντίστοιχου χρώματος. Υπάρχουν συνολικά 4 μπλε βάσεις με 4 μπάλες στην κορυφή τους, καθώς και 2 κόκκινες βάσεις με 2 μπάλες στην κορυφή τους. • Το αντικείμενο που ορίζει την περιοχή τερματισμού, είναι ένας πράσινος κύβος, τοποθετημένος στο τετράγωνο της περιοχής ορισμού κώδικα προορισμού, που έχει το χρώμα του επιθυμητού τετραγώνου τερματισμού. Π.χ. εάν ο κύβος μετά από κλήρωση τοποθετηθεί στο μπλε τετράγωνο, τότε το ρομπότ θα πρέπει να τερματίσει στη μπλε περιοχή.

Διαδικασία κλήρωσης

Κάθε ομάδα θα πρέπει να βιντεοσκοπήσει το ρομπότ της να εκτελεί τις αποστολές του στην πίστα, κάνοντας κλήρωση που θα φαίνεται στο ίδιο video, πριν την εκκίνηση του ρομπότ. Η κλήρωση θα ορίζει το χρώμα της περιοχής εκκίνησης, τις θέσεις των κόκκινων εξαρτημάτων και την περιοχή τερματισμού όπου θα τοποθετηθεί και ο πράσινος κύβος. Μια ομάδα μπορεί να επιλέξει να μην ακολουθήσει τη θέση εκκίνησης της κλήρωσης και το ρομπότ της να ξεκινάει από περιοχή της επιλογής της, σε αυτή την περίπτωση όμως θα πάρει λιγότερους βαθμούς για την εκκίνηση. (Σε περίπτωση που συμπίπτει η εκκίνηση του ρομπότ με την εκκίνηση που κληρώθηκε, θα γίνει έλεγχος στον αλγόριθμο της ομάδας για να διαπιστωθεί ότι το ρομπότ αναγνώρισε την περιοχή εκκίνησης). Η κλήρωση θα γίνεται με πρόγραμμα που θα δοθεί στους μαθητές έτοιμο ως αρχείο του βασικού Σχεδίου-Project στην πλατφόρμα μας eres.gr το οποίο μπορεί να φορτωθεί είτε στον εγκέφαλο του ρομπότ είτε σε κάποιον άλλο εγκέφαλο του εργαστηρίου. Έτσι κάθε φορά πριν τη δοκιμασία του ρομπότ, θα εκτελείται το συγκεκριμένο πρόγραμμα και θα τοποθετούνται τα στοιχεία της πίστας με βάση τις οδηγίες στην οθόνη του εγκεφάλου.

Ειδικότερα:

Στην οθόνη του εγκεφάλου θα εμφανιστεί μια εικόνα με 12 άδεια τετράγωνα που αντιστοιχούν στις 12 περιοχές της πίστας (3 έναρξης-τερματισμού, 6 θέσεις βάσεων και 3 θέσεις του κώδικα τερματισμού). Το μέγεθος των τετραγώνων προσδιορίζει και τη φορά της πίστας. Πατώντας οποιοδήποτε κουμπί του εγκεφάλου θα εμφανίζεται μια τυχαία κλήρωση με τις θέσεις έναρξης, κόκκινων βάσεων και τερματισμού. Η κλήρωση θα παραμένει στην οθόνη μέχρι να τερματιστεί το πρόγραμμα κληρώσεων.

Η δοκιμασία

Το ρομπότ πρέπει να εκτελέσει τις παρακάτω επί μέρους δοκιμασίες:

• να ξεκινήσει από το τετράγωνο της εκκίνησης που ορίστηκε από την κλήρωση και να φτάσει στις περιοχές των βάσεων 1-3 και 4-6. (Θα πρέπει το ρομπότ να ξεκινήσει ολόκληρο μέσα στο τετράγωνο εκκίνησης). Το ρομπότ θεωρείται πως έφτασε σε μια περιοχή βάσεων, εάν ξεκινήσει να ακολουθεί με αισθητήρα χρώματος τη γραμμή που βρίσκεται μπροστά από τις βάσεις. Ως περιοχή βάσεων 1-3 θεωρείται αυτή που είναι πλησιέστερα στη μπλε περιοχή εκκίνησης και ως περιοχή βάσεων 4-6 θεωρείται αυτή που είναι πλησιέστερα στην κόκκινη περιοχή εκκίνησης. • να εντοπίσει τις κόκκινες βάσεις, η θέση των οποίων ορίστηκε από την κλήρωση. • να φορτώσει επάνω του τις κόκκινες μπάλες. Η μεταφορά των κόκκινων εξαρτημάτων, για να είναι έγκυρη, πρέπει να γίνει χωρίς αυτά να ακουμπούν στο έδαφος. • να μη μετακινήσει καμία βάση από την αρχική της θέση (τόσο τις μπλε όσο και τις κόκκινες βάσεις. • να διαβάσει τον κώδικα τερματισμού. • να τερματίσει ολόκληρο μέσα στη σωστή περιοχή, με τα δυο κόκκινα εξαρτήματα (μπάλες) επάνω του.

Η βαθμολογία αναλυτικά

Στο αρχείο pdf φαίνεται σε πίνακα αναλυτικά η κατανομή της βαθμολογίας:

Η βαθμολογία των ομάδων θα ενημερώνεται σε εβδομαδιαία βάση στο πρωτότυπο Σχέδιο στην πλατφόρμα της Robotica (eres.gr), όπου οι μαθητές θα μπορούν να ενημερώνονται για την πρόοδό τους σε σχέση με τις υπόλοιπες ομάδες. Η κατάταξη των ομάδων θα γίνει με κριτήριο τη βαθμολογία που συγκέντρωσαν στην καλύτερη βιντεοσκοπημένη δοκιμασία. Οι ομάδες που θα ισοβαθμήσουν, θα διαγωνιστούν μεταξύ τους τις δύο τελευταίες εβδομάδες του διαγωνισμού σε επιπλέον δοκιμασία έκπληξη που θα τους ανακοινωθεί τότε, ΧΩΡΙΣ καθοδήγηση από τον προπονητή τους. Οι ομάδες θα έχουν περιθώριο δύο μαθημάτων προκειμένου να καταφέρουν να ολοκληρώσουν και την επιπλέον δοκιμασία ώστε να πάρουν επιπλέον βαθμούς.

Χρονοδιάγραμμα

Μέχρι το τέλος Φεβρουαρίου 2019, η κάθε ομάδα θα πρέπει να έχει προτείνει το δικό της σχέδιο, είτε για τη βάση του ρομπότ (εγκέφαλος με μοτέρ κίνησης), είτε για τις θέσεις των αισθητήρων χρώματος, είτε για το μηχανισμό συλλογής των εξαρτημάτων, είτε για το καλάθι συλλογής. Δεν είναι απαραίτητη η πρόταση ολόκληρου ρομπότ προκειμένου να πάρει η ομάδα την άριστη βαθμολογία. Μπορεί για παράδειγμα μια ομάδα να πάρει και τους 20 βαθμούς προτείνοντας έναν καλό μηχανισμό συλλογής των εξαρτημάτων ή σωστές θέσεις για τους αισθητήρες. Η πρόταση μπορεί να γίνει είτε γραπτώς, είτε με βίντεο, είτε με φωτογραφίες από συγκεκριμένο σχέδιο μηχανισμού. Το τελικό συνολικό ρομπότ μπορεί να είναι αυτούσια η πρόταση μιας ομάδας ή ο συνδυασμός των προτάσεων των ομάδων όπως αυτός θα δημιουργηθεί με συνεργασία των εκπαιδευτών. Στη συνέχεια θα δημιουργηθούν αντίγραφα του τελικού σχεδίου, τα οποία η κάθε ομάδα θα προγραμματίσει. Η κάθε ομάδα θα φτιάξει "Σχέδιο-Project" στην πλατφόρμα μας (eres.gr) όπου θα έχει ορίσει στο πεδίο "Βασισμένο σε" το project του διαγωνισμού (Εσωτερικός Διαγωνισμός 2019) και θα έχει τίτλο "Διαγωνισμός 2019 ΧΧΧΧΧ", όπου ΧΧΧΧ θα είναι ο κωδικός του τμήματος. Εκεί πρέπει να γίνεται αναφορά στην πρόοδο κάθε εβδομάδα, να μεταφορτώνονται φωτογραφίες της ομάδας την ώρα που εργάζεται και video με τις προσπάθειες του ρομπότ, ο κώδικας-αρχείο προγράμματος κ.λπ. Σε περίπτωση πολλών δοκιμασιών, μπορούν οι πρώτες (με χαμηλή βαθμολογία) να διαγράφονται. Το ίδιο ισχύει και για τα πρώτα στάδια του προγραμματισμού. Η περιγραφή του Σχεδίου μπορεί να είναι της μορφής: 18/1/2019: Σήμερα έγινε από την ομάδα αυτή η εργασία κ.λπ.

Έπαθλο

Οι μαθητές των πρώτων τριών ομάδων θα πάρουν κύπελλο καθώς και βεβαίωση της επιτυχίας τους με τη σειρά κατάταξης. Επίσης όποιοι μαθητές από την πρώτη ομάδα επιθυμούν, θα παρουσιαστούν στην ιστοσελίδα της Robotica.gr με συνοδευτικό video ως νικητές του Διαγωνισμού 2019. Όλοι οι μαθητές που θα συμμετάσχουν στο Διαγωνισμό θα πάρουν βεβαίωση συμμετοχής με τη λήξη του.