«Мобильная робототехника» WorldSkills-2015 — что это было?

Изначально компетенция «Мобильная робототехника» WorldSkills предполагала выполнение неких заданий с использованием платформы «Роботино» от компании FESTO, но к Чемпионату мира 2015-го организаторами было принято решение вернуть компетенции содержание, отвечающему ее наименованию: решение прикладных задач путем создания мобильных робототехнических систем.

Поскольку компетенция была ориентирована на студентов, обучающихся по специальностям, связанным с робототехникой, то в задании был отражен весь цикл создания робототехнической системы:

• анализ проблемы и требований
• разработка концепции
• проектирование
• реализация
• пуско-наладка и запуск в эксплуатацию

Однако, поскольку в компетенции предполагалось участие студентов системы среднего профессионального образования, то разработку «робота» предлагалось сделать не с нуля, а как комбинации определенных типовых решений. Кроме того, из-за ограниченного времени проведения соревнований, надо было сделать не полностью «рабочую» систему, а лишь ее полнофункциональный прототип из заранее известного набора комплектующих — «конструктора».

Такой подход был отражен и в структуре оценивания результатов выполнения задания: понимание сути задачи и предложение подходящего решения составили более трети оценки (35%), так же высоко (30%) были оценены продемонстрированные показатели выполнения задания. причем понятно, что они во во многом будут определяться выбранной стратегией решения задачи и предложенной конструкцией робота. Сама сборка робота за счет использования конструктора получалась достаточно простой (5%).

Для сборки робота участником был предложен набор, схожий с популярным конструктором «TETRIX», но с более крупным конструктивом, позволяющим создавать более масштабные конструкции.

Наконец, поскольку задание должно было выполнятся именно студентами, обучающимися по специальности «Робототехника», его выполнение не должно было требовать специальных знаний, выходящих за пределы дисциплины, в частности — углубленных познаний в программировании, то систему управления робота было предложено сделать на основе среды графического проектирования LabVIEW и поддерживающего его контролера.

Преимуществом такого решения являлись интуитивно понятный «технарям» процесс графического программирования, а также широкие возможности сбора, обработки и анализа данных, а также управления исполнительными механизмами, предоставляемые средой и контроллером. Такой подход делал программирование и отладку систему управления относительно несложной.

Ожидалось, что такой подход даст возможность студентам, представляющим принципы построения робототехнических систем, ознакомившись с заданной задачей автоматизации, представить концепцию соответствующей робототехнической системы и максимально просто реализовать свою идею (что было оценено организаторами в 20% от итоговой оценки задания).

В задании 2015-го целью было создание "робота" для автоматизации выдачи заказов, и на площадке была воспроизведена часть склада компании MERIAL - тогдашнего партнера Чемпионата мира.

По легенда задания команде следовало прибыть в офис продаж фирмы, занимающейся торговлей препаратами для ветеринарии, и по заявке клиента автоматизировать процесс формирования и выдачи заказа.

Участникам дается два дня для того, чтобы изучить ситуацию и создать полнофункциональный действующий прототип робота, способного взять на стеллажах склада нужные препараты и подвезти готовый заказ для выдачи клиенту.

Типовой набор содержал различные механические компоненты, чтобы построить мобильную платформу и исполнительные механизмы робота, несколько датчиков основных типов (ультразвуковые и инфракрасные датчики дистанции, датчики освещенности, гироскопы, акселерометры и пр.), а также управляющий компьютер. Поскольку в складских задачах используются штрих-коды и различные оптические метки, то в комплект входит видеокамера.

В качестве управляющего, в комплект входил компьютер myRIO от компании National Instruments, но эту же задачу можно было решить и на более простом оборудовании, например, взяв в качестве управляющего контроллера Arduino, а вместо видеокамеры - сканер штрих-кода.

Последующий опыт показал, что состав комплекта подобран очень удачен и это позволило командам из Кореи и Японии набрать максимальное количество баллов, но и другие решения позволяли командам демонстрировать высокие результаты.

Таким образом, содержание компетенции на тот момент полностью соответствовало тенденция развития мобильной робототехники как отрасли и требованиям к подготовке специалистов соответствующего профиля.

Структура проекта в компетенции Mobile Robotics WSC-201506:11

Победителем соревнований стала команда Южной Кореи, второе место не присуждалось, а третье поделили команды Японии и Канады.

23 Робототехника на WSSP 201519:30

(Продолжение следует)