LXF159:Школа LXF: Роботы-спортсмены? Да!

Подписка на печатную версию Весь 2015 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Подписка на электронную версию Весь 2015 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Подшивки старых номеров журнала (печатные версии) Весь 2014 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Шко­ла LXF

Ро­бо­ты-спорт­сме­ны? Да!

Обмен опытом и передовые идеи по использованию свободного ПО в образовании

Воз­мож­но ли та­кое? Тать­я­на Ка­зан­це­ва ут­вер­жда­ет, что воз­мож­но – для них да­же су­ще­ст­ву­ет своя Олим­пиа­да.

Наш эксперт. Во вре­мя, сво­бод­ное от кор­пе­ния над на­пи­са­ни­ем ме­то­ди­ки скре­щи­ва­ния Scratch и Arduino, Тать­я­на Ка­зан­це­ва от­та­чи­ва­ет на­вы­ки ра­бо­ты со сво­бод­ным ПО для ис­поль­зо­ва­ния в шко­ле и до­ма.

Как уз­нать, чей ро­бот луч­ше — уст­ро­ить кон­курс кра­со­ты? По­ве­рить на сло­во его соз­да­те­лям? Вер­ный от­вет нам мо­жет дать толь­ко че­ст­ная борь­ба. Ро­бо­олим­пиа­ды (или Robocup) — уже при­знан­ный спо­соб вы­явить, чей ро­бот име­ет луч­шую кон­ст­рук­цию и ал­го­рит­мы ра­бо­ты и ко­му бла­го­во­лит фор­ту­на.

В про­шлых вы­пусках LXF, изу­чая дат­чи­ки, мы уже фак­ти­че­­ски сде­ла­ли пер­вые ша­ги в сто­ро­ну со­рев­но­ваний – ез­да по линии и вы­ход из ла­би­рин­та яв­ля­ют­ся фун­да­мен­таль­ны­ми дис­ци­п­ли­на­ми, ко­то­рые ро­бот дол­жен обя­за­тель­но прой­ти.

Уча­стие в та­ких со­рев­но­ваниях яв­ля­ет­ся не толь­ко же­ла­тель­ным, но да­же обя­за­тель­ным для при­знания кон­ст­рук­ции ро­бо­та успеш­ной, и по­зво­ля­ет вы­явить де­фек­ты кон­ст­рук­ции.

Да­вай­те поднимем план­ку и соз­да­дим си­му­ля­цию бо­лее слож­ных дис­ци­п­лин, на ко­то­рых об­ка­та­ем ал­го­рит­мы, впо­след­ст­вии при­менимые к ре­аль­но­му «же­ле­зу».

Япон­ская борь­ба

Начнем с си­му­ля­то­ра японской борь­бы су­мо. Она как-никак под­хо­дит к ро­бо­там – не прав­да ли, вид тол­стяч­ков-сумотори (борцов) свер­ху на­по­ми­на­ет круг­лый кор­пус ро­бо­та? Пра­ви­ла борь­бы очень про­сты: вы­толкни дру­го­го из кру­га. Но за­да­ча дан­но­го пла­на го­раз­до сложнее, чем про­сто ез­да по линии – нам на­до смо­де­ли­ро­вать неко­то­рые фи­зи­че­­ские яв­ления, а имен­но столк­но­вение ро­бо­тов. То есть ро­бо­ты долж­ны дви­гать­ся, стал­ки­вать­ся и от­пи­хи­вать друг дру­га.

Так как пол­но­цен­ную фи­зи­ку взаи­мо­дей­ст­вия опи­сать доста­точ­но слож­но (осо­бен­но в Scratch, и осо­бен­но для тех, кто не зна­ком с по­ня­тия­ми мо­мен­та и уп­ру­го­го со­уда­рения и три­го­но­мет­ри­че­­ски­­ми функ­ция­ми), мы по­пы­та­ем­ся сде­лать уп­ро­щен­ную мо­дель, ко­то­рая с неко­то­рым при­бли­жением бу­дет ими­ти­ро­вать ре­аль­ную, но об­хо­дить­ся без слож­ных функ­ций.

Пред­ста­вим, что у ро­бо­та два ко­ле­са, и ес­ли его спе­ци­аль­но не по­вер­нуть, он мо­жет дви­гать­ся при столк­но­вении толь­ко впе­ред и на­зад. Для это­го мы ис­поль­зу­ем по­ня­тие на­прав­ления Scratch (то есть угол по­во­ро­та ро­бо­та) и дви­жения, про­ис­хо­дя­ще­го впе­ред и на­зад по пря­мой линии на­прав­ления. Борь­ба бу­дет ме­ж­ду крас­ным и синим ро­бо­том, по­это­му соз­дай­те два пер­со­на­жа, как по­ка­за­но на рис. 1.

Рис. 1. Порт­ре­ты ро­бо­тов-со­пер­ни­ков: го­ря­чий про­тив хо­лод­но­го?

Код движения робота

По­ня­тие на­прав­ления мы раз­би­ра­ли в ста­тье LXF156 «Ро­бот на эк­ране. Дви­жение и управ­ление» в рам­ках по­ня­тия Ори­ен­та­ция.

Так как наш ро­бот круг­лый, нуж­но бу­дет толь­ко оп­ре­де­лить, ку­да дви­гал­ся ро­бот со­перника, а ку­да – наш ро­бот, и под­ви­нуть ро­бо­та в нуж­ном на­прав­лении. Код движения робота при­бли­зи­тель­но бу­дет вы­гля­деть следующим образом:

Ес­ли наш ро­бот ехал в по­ло­жи­тель­ном на­прав­лении (боль­ше ну­ля – на­пра­во), а ро­бот со­перника дви­гал­ся в от­ри­ца­тель­ном (мень­ше ну­ля – на­ле­во, на­встре­чу нам), то нас от­бро­сит на­зад. То же про­изой­дет, ес­ли мы дви­га­лись в от­ри­ца­тель­ном на­прав­лении (на­ле­во), а ро­бот со­перника, на­обо­рот, на­пра­во: нас так­же от­бро­сит на­зад (то есть нуж­но бу­дет дви­гать­ся на ми­нус чис­ло ша­гов).

Для от­сле­жи­вания на­прав­ления мы вво­дим две пе­ре­мен­ные – napr1 и napr2, для крас­но­го и синего ро­бо­та со­от­вет­ст­вен­но, а из­менение на­прав­ления оп­ре­де­ля­ем со­бы­ти­ем kasanie.

Ко­ды для крас­но­го и синего ро­бо­та аб­со­лют­но оди­на­ко­вы.

До­ба­вив к ро­бо­там код управ­ления, мож­но пе­ре­ме­щать ро­бо­тов по по­лю со­от­вет­ст­вен­но стрел­ка­ми кур­со­ра и кла­ви­ша­ми WASD.

Код для управления крас­но­го ро­бо­та

Код для управления си­не­го ро­бо­та

Да­лее нуж­но реа­ли­зо­вать код реа­ги­ро­вания на ка­сание. Пе­ре­да­дим сиг­нал kasanie, ес­ли бу­дет ка­сание про­ти­во­по­лож­но­го пер­со­на­жа. На­при­мер, для крас­но­го ро­бо­та этот уча­сток ко­да "Касание".

Касание

Те­перь уже мож­но по­го­нять ро­бо­тов по по­лю; но на­ша за­да­ча – реа­ли­зо­вать на­стоя­щую борь­бу. Для это­го за­про­грам­ми­ру­ем аре­ну.

На­ри­суй­те фон для сце­ны, как по­ка­за­но на рис. 2.

Арена