Concurso Micro-Rato 2003 Regras e Especificações Técnicas da Modalidade Ciber

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1 Concurso Micro-Rato 2003 Regras e Especificações Técnicas da Modalidade Ciber (Março de 2003) 1 Introdução A modalidade Ciber do concurso Micro-Rato é uma competição entre robots virtuais, que decorre numa rede de computadores. Um sistema de simulação cria uma área de jogo, povoada de obstáculos, e nela faz movimentar vários robots virtuais. Todos os robots são iguais, sendo cada um constituído por um corpo cilíndrico, equipado com vários sensores, actuadores e botões de comando. Cada concorrente participa com um agente, programa, cujo papel é comandar o movimento do robot virtual que lhe é atribuído. O simulador é responsável por determinar os valores medidos pelos diversos sensores e actuar nos botões de comando. Os agentes recebem a informação referente aos sensores e podem (devem) comandar os elementos de actuação. Este documento descreve as regras e especificações técnicas em vigor para a edição 2003 da modalidade Ciber do concurso Micro-Rato. 2 Sistema de Unidades Todos os elementos em jogo, nomeadamente área de jogo, obstáculos e robots, são virtuais, pelo que não há necessidade de usar uma unidade de medida real. Assim, a unidade de medida adoptada pelo concurso designar-se-á u.m., iniciais de unidade de medida. O sistema de simulação de suporte ao concurso é cycle driven. Quer isto dizer que o sistema evolui discretamente no tempo, com um passo dado pela duração temporal do ciclo de simulação. Todos os tempos medidos são por isso múltiplos desse tempo. Assim, a unidade de tempo adoptada pelo concurso designar-se-á u.t., iniciais de unidade de tempo, e corresponde à duração do ciclo de simulação. 3 O Robot Virtual Os robots virtuais têm uma planta circular e estão equipados com sensores, actuadores e botões de comando. 1

2 2 3 O ROBOT VIRTUAL 60 ffi Sensor de Obstáculos Sensor de Obstáculos Roda e Motor 60 ffi ffi 60 ffi Sensor de farol 60 ffi Sensor de Obstáculos Roda e Motor Sensor de Colisões 1u:m: Figura 1: Estrutura geral do robot virtual. 3.1 Sensores Os elementos sensoriais de cada robot incluem 3 sensores de obstáculos, 1 sensor de farol, 1 bússula, 1 sensor de colisão e 1 sensor de chão. Estes sensores pretendem simular dispositivos sensoriais que se podem encontrar em robots reais, pelo que as suas medidas estão sujeitas a ruído. Faz-se a seguir uma descrição dos vários tipos de sensores, apresentado-se um resumo na tabela 1. Os valores de ruído apresentados serão os praticados durante a edição do concurso de ffl Os sensores de obstáculos estão colocados na periferia do robot, um sobre o eixo frontal e dois a 60 graus deste, um para cada lado (ver figura 1). Possuem um ângulo de visão de60 graus, 30 para cada lado do eixo. O valor medido por um sensor de obstáculos é inversamente proporcional à menor das distâncias a que se encontram os obstáculos cobertos pelo seu ângulo de visão. Este valor varia entre 0:0 e 100:0, com uma resolução de0:1 e com um ruído aditivo máximo de ±0:25. ffl O sensor de farol está montado no centro do robot e mede a distância angular entre a frente do robot e o farol, desde que este seja visível. A existência de paredes com altura superior à do farol pode ocultar este último, criando zonas de sombra. Se o farol for visível, o valor medido pelo sensor de farol varia entre 180 e +180 graus, com uma resolução de 1 grau e com ruído aditivo máximo de ±5 graus. ffl A bússula está montada no centro do robot e mede a distância angular da frente do robot relativamente ao Norte virtual. Considera-se que o semi-eixo positivo das abcissas está apontado

3 3.2 Actuadores 3 Tabela 1: Gama dinâmica, resolução e níveis de ruído dos vários tipos de sensores que equipam um robot virtual. Tipo de sensor Gama dinâmica Resolução Tipo de ruído Ruído máximo Obstáculos 0:0 a 100:0 0:1 aditivo ±0:25 Farol 180 a aditivo ±5 Bússula 180 a aditivo ±5 Colisões 0 ou 1 não aplicável Chão 0 ou 1 não aplicável para o Norte virtual. O valor medido pela bússula varia entre 180 e +180 graus, com uma resolução de 1 grau e com ruído aditivo máximo de ±5 graus. ffl O sensor de colisões é constituído por uma estrutura em anel, que circunda o robot e que é activada sempre que este colide com obstáculos ou outros robots. O valor de saída é binário, sendo igual a 1 sempre que haja colisão e 0 caso contrário. ffl O sensor de chão é um dispositivo que detecta se o robot se encontra sobre a área do farol. O valor de saída é binário, sendo igual a 1 se o robot se encontra sobre a área do farol, e 0 caso contrário. O sensor de chão sóéactivado quando o robot se encontra completamente dentro da área do farol. 3.2 Actuadores O robot virtual possui os 2 motores e 2 leds de sinalização. Os motores pretendem simular, de uma forma rudimentar, motores reais, pelo que o seu funcionamento está sujeito a ruído. Faz-se a seguir uma descrição dos vários tipos de actuadores, apresentado-se um resumo na tabela 2. Os valores de ruído apresentados serão os praticados durante a edição do concurso de ffl Os motores comandam o movimento de duas rodas, colocadas na periferia do robot, sobre a linha diametral perpendicular ao seu eixo frontal (ver figura 1). O movimento de cada roda é proporcional à potência aplicada ao motor que a comanda. Movimentos de translação e rotação do robot são possíveis por aplicação de potência adequada a cada um dos motores. Assim: aplicando a mesma potência aos dois motores, o robot desloca-se no sentido do seu eixo; aplicando potências com o mesmo valor absoluto mas sinais contrários, o robot roda sobre o seu centro. A potência aceite pelos motores à entrada varia entre 0:1 e +0:1, com uma resolução de0:001. A relação de transformação da potência de entrada em velocidade linear das rodas é de 1 para 1, estando sujeita a um ruído multiplicativo máximo de ±2%.

4 4 4 ÁREA DE JOGO Tabela 2: Gama dinâmica, resolução eníveis de ruído dos vários tipos de actuadores que equipam um robot virtual. Tipo de actuador Gama dinâmica Resolução Tipo de ruído Ruído máximo Motor 0:1 a +0:1 0:001 multiplicativo ±2% led 0 ou 1 não aplicável ffl Os dois leds, designados Objectivo 1 e Fim, são usados para sinalizar a concretização de um determinado objectivo. Por exemplo, o led Fim é usado para que um robot sinalize a conclusão da sua prova. 3.3 Botões O robot virtual está ainda equipado com dois botões, designados Arranque e Paragem que comandam o arranque e as interrupções das provas. O comando destes botões é realizado pelo simulador, sendo os agentes robóticos informados sempre que isso acontecer. O botão Arranque é accionado pelo simulador para dar início à prova e para reiniciar uma prova previamente interrompida. O botão Paragem é accionado pelo simulador para interromper uma prova. 4 ÁreadeJogo A área de jogo é constituída por uma superfície rectangular, delimitada por paredes, contendo no seu interior obstáculos, uma área alvo e uma grelha de partida. A grelha de partida define as posições e orientações iniciais dos robots que participam numa determinada prova. A área alvo, designada área do farol, define uma zona na área de jogo, sinalizada por um farol, por onde os robots terão necessariamente que passar no sentido de cumprirem um dos objectivos do concurso. Os obstáculos são blocos espalhados pela área de jogo, no sentido de dificultarem a progressão dos robots. A figura 2 mostra uma configuração possível para a área de jogo. Em relação à edição do concurso de 2003 serão observadas as seguintes regras: 4.1 Rectângulo de jogo 1. A superfície rectangular da área de jogo mede As paredes delimitadoras da área de jogo são detectáveis pelos sensores de obstáculos.

5 4.2 Obstáculos 5 Figura 2: Panorâmica da área de jogo durante uma prova. 4.2 Obstáculos 3. Os obstáculos são poligonais, com faces de dimensões mínimas de 0:5 e com ângulos internos entre faces adjacentes (esquinas) de valor nunca inferior a 90 graus. 4. A altura de alguns obstáculos poderá ser superior à altura do farol, criando zonas de sombra. 5. A distância mínima entre quaisquer dois obstáculos que não estejam juntos será de 1:5. Para este efeito as paredes delimitadoras da área de jogo são consideradas obstáculos. 6. A distribuição de obstáculos pela área de jogo apenas será conhecida aquando do concurso. 4.3 Grelha de partida 7. A grelha de partida define as posições e orientações iniciais de 3 robots. A Organização assegurará, na medida do possível, condições de equidade entre os 3 pontos da grelha de partida. 4.4 Área alvo 8. A área do farol é definida por um círculo com raio mínimo de 1:5. 9. Um farol virtual, que não constitui obstáculo ao movimento dos robots, encontra-se colocado no centro da área do farol. A luz por si emitida é apenas detectada pelo sensor de farol, desde que nenhuma parede o impeça.

6 6 5 CONCURSO 5 Concurso No âmbito do concurso, a cada concorrente (leia-se robot) é dado o seguinte desafio: ir da sua posição na grelha de partida até àárea do farol e regressar à sua posição na grelha de partida. No fim da sua prova é atribuída ao concorrente uma pontuação que depende dos seguintes aspectos: concretização dos objectivos estabelecidos, tempo na sua concretização e penalizações sofridas. 5.1 Competição A competição está organizada em 4 mangas. Na primeira e segunda mangas participam todos os concorrentes devidamente inscritos, num máximo de 18. Na terceira manga participam os 9 melhor classificados ao fim das duas mangas anteriores. Finalmente, na quarta e última manga participam apenas os 3 melhor classificados no fim da terceira manga. Cada manga, por sua vez, é dividida em provas, nas quais competem 3 robots de cada vez. Assim os participantes a uma determinada manga serão distribuídos por diversas provas. Serão observadas as seguintes regras nesta distribuição: 1. A distribuição será feita por sorteio, antes do início da manga. 2. Se o número de participantes a uma manga não for múltiplo de 3, a Organização acrescentará 1 ou 2 robots próprios, de forma a garantir a participação de 3 robots em cada prova. Estes robots acrescentados pela Organização não contam, obviamente, para efeitos de classificação. 3. Os 3 robots participantes numa mesma prova serão colocados nas 3 posições da grelha de partida segundo a ordem de sorteio. 4. A configuração daárea de jogo é a mesma para todas as provas de uma manga. Esta configuração é divulgada imediatamente antes do início da manga e após recolha dos robots que nela participam. 5.2 Selecção de Participantes A modalidade Ciber do concurso Micro-Rato prevê a participação de um máximo de 18 agentes robóticos. Se o número de propostas de participação for superior a esse valor a Organização seleccionará 18, após elaboração duma seriação tendo por base um relatório técnico em que os participantes descrevem sucintamente a estratégia utilizada. A pré-inscrição dentro dos prazos estabelecidos pelo calendário do concurso será tida em conta na seriação anterior. A Organização poderá prescindir da entrega do relatório se o número de participantes for inferior a 18.

7 5.3 Prova Prova No início de cada prova, os robots nela participantes são colocados nas respectivas posições da grelha de partida. O desafio colocado a cada participante desdobra-se em dois objectivos: 1. No primeiro, o robot deverá deslocar-se da sua posição na grelha de partida até à área do farol, acendendo o seu led Objectivo 1 quando aí se encontrar. 2. No segundo, apenas possível para quem concretiza o primeiro, o robot deverá aproximar-se o mais possível da sua posição na grelha de partida, acendendo o seu led Fim quando desejar dar a sua prova por concluída. A prossecução dos dois objectivos anteriores está sujeita a dois tempos máximos, designados de tempo máximo de ida e tempo máximo de ida e volta, definidos da seguinte maneira: 1. O tempo máximo de ida e volta representa o tempo máximo que um robot dispõe para a realização dos dois objectivos. É determinado pela Organização, sendo obviamente o mesmo para todas as provas da mesma manga, mas podendo variar de manga para manga. Para a edição do concurso de 2003 este tempo estará situado no intervalo de 1800 a 2400 u.t. 2. O tempo máximo de ida representa o tempo máximo que um robot dispõe para a concretização do primeiro objectivo. Para a edição do concurso de 2003 está definido como sendo de 3/4 do tempo máximo de ida e volta. Se, por exemplo, o tempo máximo de ida e volta for fixado nos 1800 u.t., o tempo máximo de ida será de 1350 u.t. 5.4 Pontuação No fim de cada prova será atribuída uma pontuação a cada robot que nela participou. Esta pontuação, atribuída automaticamente pelo simulador, tem em consideração a concretização de objectivos e o incorrimento em penalizações. É calculada com base nas seguintes regras: 1. No início da prova é atribuída a pontuação de 200 pontos a cada robot participante. 2. Sempre que um robot colida com um obstáculo ou uma parede é penalizado em 5 pontos, que serão somados à sua pontuação. 3. Sempre que um robot colida com outro robot é penalizado em 5 pontos, que serão somados à sua pontuação. Compete ao simulador decidir sobre a responsabilidade pela colisão entre robots, podendo, eventualmente, ser imputada a ambos. 4. Ao concretizar devidamente o primeiro objectivo, um robot vê a sua pontuação ser diminuída de 100 pontos. Considera-se que:

8 8 5 CONCURSO (a) A entrada na área de farol sem acendimento do led Objectivo 1 não concretiza o primeiro objectivo. (b) O acendimento do led Objectivo 1 fora da área do farol provoca o fim da prova do robot infractor, com a pontuação acumulada até ao momento. 5. Seja D a distância entre o ponto onde um robot assinala a sua entrada na área do farol e o ponto correspondente à sua posição na grelha de partida. Sempre que um robot se aproxima da sua posição na grelha de partida de uma distância D=100 a sua pontuação é decrementada de 1 ponto. Sempre que se afasta é incrementada de 1 ponto. 6. Considera-se que um robot concretizou o segundo objectivo no momento em que acende o seu led Fim, ficando com a pontuação tida nesse momento. (Se um robot realizar a sua prova sem incorrer em penalizações e terminar a uma distância da sua posição na grelha de partida inferior a D=100, ficará com uma pontuação de0 pontos.) (a) O robot que no fim do tempo máximo de ida e volta não tenha acendido o seu led Fim é penalizado em 15 pontos, somados à sua pontuação. 7. A nenhum robot é atribuída uma pontuação superior a 300 pontos. (a) A um robot que tenha sido retirado de prova por decisão do Júri é atribuída uma pontuação de 300 pontos (ver secção 5.6). (b) Um robot que no decurso da sua prova atinja uma pontuação superior a 300 pontos é retirado, ficando com essa pontuação. Além da pontuação, será registado o tempo que cada robot demorou a concretizar o primeiro objectivo. A um robot que não concretize o primeiro objectivo será atribuído um tempo de duas vezes o tempo máximo de ida e volta. 5.5 Classificação No final de cada manga é atribuída a cada robot uma pontuação e um tempo. A classificação dos robots participantes na manga será estabelecida pela ordenação ascendente das pontuações atribuídas. Os robots com igual número de pontos serão seriados de acordo com a ordenação ascendente dos tempos atribuídos. A atribuição de pontuações e tempos em cada manga é feita da seguinte forma: 1. No final da primeira manga a pontuação e o tempo atribuídos a cada robot correspondem respectivamente à pontuação e ao tempo obtidos na prova realizada nessa manga. Todos os participantes passam à manga seguinte.

9 5.6 Circunstâncias Anómalas 9 2. No final da segunda manga a pontuação e o tempo atribuídos a cada robot correspondem respectivamente à soma das pontuações e à soma dos tempos obtidos nas provas da segunda e primeira mangas. Passam à manga seguinte os 9 melhor classificados no fim desta manga. 3. No final da terceira manga a pontuação e o tempo atribuídos a cada robot correspondem respectivamente à soma das pontuações e à soma dos tempos obtidos nas provas da terceira e da melhor entre a primeira e a segunda mangas. Passam à manga seguinte os 3 melhor classificados no fim desta manga. 4. No final da quarta e última manga a pontuação e o tempo atribuídos a cada robot correspondem respectivamente à pontuação e ao tempo obtidos na prova realizada nessa manga. 5.6 Circunstâncias Anómalas O árbitro poderá decidir pela interrupção da prova sempre que for necessário consultar o Júri. Ao fazê-lo todos os robots são notificados através do botão Paragem, sendo imobilizados no âmbito do simulador. A contagem do tempo também é interrompida. Da decisão do Júri resultará a eventual eliminação de 1 ou mais robots participantes e a continuação, termo ou repetição da prova. A eliminação de um robot justificar-se-á se o seu comportamento prejudicar os restantes robots em prova para além das interferências normais resultantes da coexistência no recinto de jogo. A título de exemplo refira-se: ffl colisões deliberadas e/ou repetitivas com os restantes robots em prova; ffl envio repetitivo de mensagens, procurando saturar o sistema Continuação ou Repetição de uma Prova 1. O processo de rearranque é controlado pelo árbitro, sendo os robots notificados através do seu botão Arranque. As posições e orientações dos robots no momento do rearranque são as mesmas que detinham no momento da interrupção. 2. A repetição de uma prova far-se-á com os robots não eliminados, sendo incorporado um robot da Organização por cada robot eliminado. 6 Júri e Árbitro 6.1 Júri O Júri é a entidade máxima na interpretação e aplicação das regras. Tem por missão verificar a conformidade dos robots às regras e apoiar o árbitro na fiscalização do cumprimento das mesmas.

10 10 6 JÚRI E ÁRBITRO Apenas o Júri pode aplicar aos robots as penalizações mais gravosas, nomeadamente a desqualificação da prova ou do concurso. Através da sua autoridade, o Júri garante a justiça na aplicação das regras e regulamentos. decisões do Júri não há recurso. O Júri é nomeado pela Organização. Das 6.2 Árbitro O árbitro assegura o cumprimento das regras do concurso. O árbitro poderá interromper a prova sempre que achar necessário consultar o Júri. Nas questões omissas nestas regras o árbitro deverá, obrigatoriamente, consultar o Júri. O árbitro é nomeado pela Organização.