Robotika.cz » Soutěže » Robotour » 2006 » Pravidla

Pravidla

Autor: Martin Dlouhý, 2006-06-08

robotika.cz outdoor challenge

Ku příležitosti pátého výročí existence webu robotika.cz jsme se rozhodli uspořádat novou soutěž pro autonomní mobilní roboty pracovně nazvanou Robotour. Konat se bude v sobotu 14. října 2006 v parku Stromovka v Praze. Cílem robotů bude projet zadanou trasu, která povede po parkových cestičkách. Důraz bude kladen na robustnost a spolehlivost robotů realizovaných s minimálními náklady.

Motivace

Většina z vás pravděpodobně slyšela o soutěži Grand Challenge, kde autonomní vozidla mají za úkol projet zadanou trasu ve stanoveném limitu. Jedná se o soutěž velice náročnou, a to jak finančně, tak vývojově: jsou zde kladeny vysoké nároky na spolehlivost senzorů a řídicích algoritmů. Tímto se stává soutěž dostupná pouze úzké skupině lidí. Nejen z těchto důvodů vznikla soutěž Mini Grand Challenge, která je řádově méně náročná, ale stále zde najdete mnoho paralel s původní Grand Challenge. Tento nápad nás zaujal natolik, že jsme se rozhodli podobnou soutěž zorganizovat i u nás v českých podmínkách.

O co tedy půjde? Pokud jste se někdy zabývali robotikou, tak víte, že většina úloh se řádově komplikuje, pokud domácí robomazlíčci vyrazí ven do světa. Povrch nejspíše nebude vodorovný, kamery budou oslněny sluncem, v blízkosti nebudou překážky, podle kterých by se robot mohl snadno lokalizovat, atd. Je zde tedy mnoho zajímavých problémů k řešení, a jak už jsme si několikrát vyzkoušeli, není nad to mít nějaký konkrétní cíl i s konkrétním datem — například soutěž .

Úloha pro robota

Úkolem robota je v zadaném časovém limitu 1h projet dráhu cca 1km dlouhou.

Trasa bude zadána pomocí sítě cest (RNDF - Road Network Definition File) a kontrolními body (MDF - Mission Definition File) stejným způsobem jako ve specifikaci trasy DARPA Urban Challenge. Síť cest bude k dispozici nejméně měsíc před soutěží a bude obsahovat všechny potenciální dovolené trasy. Kontrolní body dostanou týmy den před soutěží (v DARPA Urban Challenge je to pouze 5 minut před soutěží). Specifikace souboru je v dodatku.

Jenom poznámka: přestože trasa bude zadána v absolutních WGS84 souřadnicích, robot nemusí být vybaven GPS přijimačem! Z RNDF souboru lze snadno vygenerovat hrubý plánek Stromovky a cesta může být manuálně překódována do formátu po cca 25m zahni doprava, na další křižovatce rovně, ... Navíc si tým může trasu i s robotem projít den předem.

Trasa povede po asfaltových parkových cestičkách. Pokud z nich robot sjede, bude pozastaven, navrácen na cestu a pokud bude zástupce týmu souhlasit, bude robot pokračovat s trestnými body. Počítá se nejlepší pokus a případně se sčitají všechna úspešně dosažená kola (viz Bodování). Maximální rychlost robota bude omezena na 2.5m/s, což odpovídá rychlosti relativně rychlé chůze. Potřebná průměrná rychlost je dána časovými limitem a délkou trasy. Navíc pokud se robot nebude 60s pohybovat, bude zastaven, a bude se počítat jeho aktuálně dosažená vzdálenost.

Robot

Robot musí být plně autonomní. To znamená, že od okamžiku startu není dovolená žádná komunikace s okolím. Robot musí být vybaven snadno přístupným STOP tlačítkem (dálkový vypínač není nutný, vzhedem k již dříve zmiňovanému omezení maximální rychlosti). S robotem musí být možnost snadno manipulovat: dvě osoby ho mohou odnést několik desítek metrů. Konečně robot musí být schopen unést náklad (payload) — v české variantě to bude pětilitrový pivní sud naplněný vodou. [Protože náklad by mohl být v této fázi přiliš omezující, nebude v prvním ročníku povinný. Roboti, kteří náklad dopraví celou trasu však budou zvýhodněni extra body.]

Nejsou kladena žádná omezení na velikost robota. Ta jsou dána spíše implicitně nákladem a šířkou branek/cestiček. Robot musí být na elektrický pohon, všechny ostatní způsoby pohonu jsou zakázány.

Roboti nesmí mít žádné vyčnívající nebo ostré části, které by mohly způsobit škodu nebo by mohly být nebezpečné. Použití tekutin, žíravin, pyrotechnických materiálů a živých bytostí je zakázáno. Všechny systémy na robotech musí odpovídat platným zákonům. Speciálně všechny použité systémy musí vyhovovat platným bezpečnostním předpisům a nesmí ohrozit účastníky či veřejnost a to jak během jízd tak v zákulisí. Obecně platí, že libovolné zařízení nebo systém, který by mohl být potenciálně nebezpečný pro účastníky, diváky nebo rozhodčí, budou zamítnuty.

Všichni roboti podléhají obecným standardům pro slaboproudé systémy. Palubní napětí proto nesmí překročit 48V.

Každý robot bude během jízd doprovázen jednou osobou z týmu, starší 18 let, která je za chování robota zcela zodpovědná. V případě neočekávaného chování je tato osoba povinna použít PAUSE resp. STOP tlačítko (viz. dále).

Datum a místo konání

Soutěž se bude konat v sobotu 14. října 2006 v Praze, 10-17h ve Stromovce (více info také v programu Planetária Praha). V případě velmi nepříznivého počasí se soutěž může přesunout na neděli, případně na další víkend.

Homologace a průběh soutěže

Stejně jako u soutěže Eurobot se robot musí nejprve homologovat. Vedle ověření požadavků kladených na robota se bude testovat i jeho šance na zdolání 1km tratě. K tomu bude určen 10m rovný úsek, vymezený startovní a cílovou brankou, který robot musí projet během pěti minut. Každý tým bude mít několik homologačních pokusů.

Soutěž bude trvat jeden den, s tím že se předpokládá příjezd týmů už den předem. Ráno (případně hned po příjezdu týmů) se budou roboti homologovat a určí se pevné pořadí týmů pro soutěžní kola. Následovat bude 5 kol, kdy na trase může být současně i několik robotů. Časový odstup bude minimálně 10 minut, s tím že se případně upraví podle skutečného počtu soutěžících týmů. Pokud se tým nedostaví včas nebo jeho robot nebude schopen jízdy, tak se časový slot nevyužije. Každý tým bude tedy po prvním losování přesně vědet ve které časy má nastoupit.

Bodování

Vyhrává tým, jehož robot bude trasu nejlépe zdolávat. Počítají se všechna dokončena kola + nejlepší nedokončený pokus. Za každý dokončený okruh je možno získat dvojnásobek bodů, pokud je dokončen s nákladem. Při nedosažení cíle robot s nákladem není nijak zvýhodněn.

PAUSE tlačítko

Každý robot musí být vybaven tlačítkem PAUSE, které ho dočasně znehybní. Po opětném stisku (lze řešit i přepínačem) robot může pokračovat v trase. PAUSE tlačítko se bude používat v případě přiblížení robotů na vzdálenost menší než 10 metrů. Jeho funkčnost se bude testovat během homlogací.

Registrace

Pokud vás pravidla soutěže zaujala a chtěli byste se jí aktivně zúčastnit, tak se nám ozvěte pomocí kontaktního formuláře. Termín registrace je do 14. září 2006.

Sponzoři

Soutěž zatím nemá jasnou první cenu (přeci jenom 1M$ nikomu z nás nepřebývá). Jako jistina je obsah pivních sudů použitých na payload, ale pokud by byl někdo ochoten přeci jenom nabídnout něco navíc, nechť se nám také ozve pomocí kontaktního formuláře.

Dodatek

Stručný výběr z anglické specifikace RNDF a MDF formátu.

Specifikace RNDF formátu

RNDF — Road Network Definition File popisuje všechny přípustné cesty a průjezdní zóny. Síť se skládá ze segmentů (segment), z nichž každý může mít několik pruhů (lane). Pruh je pak seznam bodu popsaných zeměpisnou délkou a šířkou v systému WGS84.

Každý bod (waypoint) má jednoznačnou identifikaci. Například bod 7.2.3 patří do segmentu 7, pruh 2 a je 3. vpořadí. Pruhy jsou orientovány a jejich body je třeba projíždět postupně. Existuje několik speciálních bodů:

exit <z bodu><do bodu> … popisuje vazbu mezi body z různých pruhů/segmentů
check_point <id bodu> <pořadí>… kontrolní bod

Příklad samotného soubor vypadá takto:

RNDF_file     stromovka
num_segments  30
num_zones     0
creation_date 17.6.2006

segment 1
num_lanes 1
lane 1.1
num_waypoints 10
lane_width 5
check_point 1.1.2  1
exit 1.1.10 2.1.1
exit 1.1.10 3.1.1
1.1.1 50.063171 14.256622
1.1.2 50.063141 14.255622
…
end_lane
end_segment

segment 2
num_lanes 2
lane 2.1
…

end_file

Specifikace MDF formátu

MDF - Mission Definition File popisuje misi, kudy musí robot projet. Jedná se především posloupnost kontrolních bodů. MDF obsahuje i maximální rychlosti segmentů, které jsou však v soutěži RoboTour2006 irelevantní.

Příklad MDF souboru:

MDF_file  robotour06
RNDF      stromovka

checkpoints
num_checkpoints 3
checkpoint_id 3
checkpoint_id 143
checkpoint_id 32
end_checkpoints

speed_limits
num_speed_limits 0
end_speed_limits
end_file