13º IEEE Students Latin American Robotics Competition Regras para Categoria OPEN. Plataforma de Petróleo

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1 13º IEEE Students Latin American Robotics Competition Regras para Categoria OPEN Version 1.1 April, 2014 Traduzido por: Wellington Assunção Azevedo Plataforma de Petróleo 1. Introdução A Competição de Robótica IEEE Latina Americana propõe um desafio baseado em um problema real para a Competição IEEE Open de 2014 e A tarefa apresentada é propor uma solução autônoma no transporte de cargas entre um porto marinho e uma plataforma de petróleo. O ambiente é hostil e desafiador, porque existem vários fatores externos que comprometem a saúde física dos trabalhadores e operadores. A tarefa do cenário demanda o uso de robôs autônomos (terra/ugv, aéreo/uav, superfície/usv e robôs subaquáticos/uuv) para atravessar o Oceano. A Figura 1 apresenta o cenário que representa o porto, o mar e a plataforma suspensa. A carga é representada em forma de cubos. Figura 1 IEEE LARC cenário da categoria Open 1 / 14

2 É importante observar que a proposta do cenário simula um ambiente natural. Portanto, ela tem um valor inestimável para prever alguns detalhes do problema, como as posições precisas da carga no porto. Espera-se que os robôs serão capazes de lidar com esse problema, apesar da falta de alguns dados. 2. Objetivos O objetivo é utilizar robôs autônomo (Veículos Terrestres não tripulado/ugv, Veículos Aéreos não tripulados/uav, Veículos de superfície não tripulado/usv [podem somente atravessar superfícies de água] ou Veículo abaixo da água não tripulado/uuv [como um submarino]) para pegar cubos a partir do porto, cruzar o oceano, e pegar ou colocar na plataforma suspensa, ou fazer uma operação contrária (plataforma suspensa -> oceano -> porto). O principal objetivo é resolver a tarefa de transporte de cargas entre o porto e a plataforma de petróleo utilizando robôs autônomos. Existem algumas marcas de identificação presentes no ambiente para ajudar a localização dos robôs. Podemos encontrar as seguintes marcas no: Porto (Figura 2); Plataforma de Petróleo (Figura 3); Em torno da rede de proteção (Figura 4 e Figura 5). 10 cm 10 cm Figura 2 Marca de identificação do Porto 10 cm 10 cm Figura 3 Marca de identificação da Plataforma de Petróleo. 2 / 14

3 10 cm Figura 4 Marca de identificação dos Cantos/Quinas da rede de proteção. 10 cm Figura 5 Marca de identificação da Lateral da rede de proteção. Os robôs podem se cooperar entre si para carregar o cubo. Se um cubo cair na água, a equipe receberá uma falta. O robô pode mover no máximo até dois cubos ao mesmo tempo. É proibido lançar ou jogar os cubos de qualquer lugar para transportá-los. O robô deve recolher os cubos vermelhos presentes na plataforma suspensa de petróleo, e leva-las para a área livre, e transportar os cubos amarelos presentes na área livre e carregar para a plataforma de petróleo suspensa. 3. O Cenário O cenário constituído em um tanque de madeira (2,5 cm de espessura) revestida com uma camada à prova d água, apoiada sobre o chão, com o comprimento total de 500 cm, com a largura de 300 cm e altura de 70cm. A metade do porto será uma rampa para ajudar os robôs entrarem ou saírem d água. A rampa terá uma inclinação de aproximadamente de 15º para reduzir o esforço do robô e também tem uma certa rugosidade (tal como uma borracha) para aumentar sua aderência. O nível de água no tanque estará entre 55 cm e 65 cm. 3 / 14

4 (a) (b) 4 / 14

5 (c) (d) Figura 6 Modelo 3D do cenário. 5 / 14

6 Situado no lado oposto extremo do tanque se encontra a plataforma suspensa (simulando a plataforma de petróleo), que está localizada na área com água e acima do nível da água. A plataforma de Petróleo é uma folha de madeira que tem 90 cm X 90 cm, também a prova d agua, e sua altura em relação a água pode ser de até 15cm. A plataforma utilizará garrafas PET para flutuar, usando o esquema semelhante ao apresentado abaixo. Para a identificação da plataforma de petróleo, será utilizado uma fita vermelha em torno dela. (a) 6 / 14

7 (b) (c) 7 / 14

8 (d) Figura 7 Exemplo de esquemático com garras PET que poderá ser utilizado para a suspensão da Plataforma. Haverá uma rede de proteção que envolverá o ambiente para evitar acidentes, por exemplo, em casos que o robô aéreo perca o controle. A rede de proteção terá a altura máxima de 2m em relação ao solo. Haverá marcas de identificação sobre o porto e sobre a plataforma de petróleo. Os cubos não devem cobrir essas marcas de identificação, a fim de evitar problemas de localização. 8 / 14

9 Figura 8 - Marcas de Identificação no porto e na plataforma suspensa de petróleo, respectivamente. A marca de identificação é um quadrado com tamanho de 10cm. Haverá outras marcas de identificação para identificar os cantos e os lados da tela protetora. Figura 9 Posição das marcas de identificação nos cantos e lados, respectivamente. (a) Adicionar marcas ou qualquer tipo de sinal no ambiente além dos pré-existentes não serão permitidos. Haverá 10 cubos amarelos distribuídos randomicamente no porto e 4 cubos vermelhos posicionados randomicamente na plataforma de petróleo. Cada cubo tem aproximadamente 5 cm de lado e um peso de até 100g. Sobre os cubos: 9 / 14

10 Não pode ser molhado. Não pode cair fora do tanque. Pode ser transportado sobre, acima ou debaixo d água. Os cubos não podem ser lançados. 4. Condições de Luz O meio ambiente pode ser colocado dentro de um ginásio ou em um pátio ao ar livre. Assim, algumas partes podem ser expostas diretamente a luz solar. Por isso, os robôs devem ser capazes de enxergar qualquer condição interior ou exterior de iluminação, em seguida, os robôs devem ser calibrados por membros da equipe para as condições de iluminação do cenário durante o momento de testes. Após começar a competição, as equipes jogarão nas condições do cenário, sem discutir ou fazer qualquer queixa. 5. O Robô O robô deve ser móvel e autônomo, capaz de se mover no cenário e alcançar seus objetivos sem intervenção humana, sem qualquer comunicação com um computador, telefone celular ou qualquer dispositivo externo. O robô tem de processar os dados obtidos por seus sensores em um processador a bordo. Os robôs podem voar, ser aquáticos ou térreos. O uso de mais do que dois robôs do mesmo tipo serão permitidos. A soma do peso total entre todos os robôs da mesma equipe não podem exceder 10kg e todos eles, ao mesmo tempo, deve caber dentro de um cubo de 60 cm antes do início da partida. Abaixo está a lista de características compatíveis com as medidas para o robô: - O tamanho de cada robô não pode exceder um cubo de 60 cm de lado antes da disputa. - O robô (ou robôs) devem ser inicializados apenas apertando um único botão em qualquer rodada da competição. - Comunicação externa com qualquer outro dispositivo que não seja os próprios robôs da equipe é proibida. - O cenário não pode ser mudado por nenhum robô. - As equipes serão desclassificadas da competição se o seu robô violar alguma das restrições acima. - Os robôs devem começar no porto (tocá-lo fora ou dentro d água). Robôs aéreos podem começar acima do porto (como def1 abaixo). 6. Regras Assim que a competição começar, todos os times devem deixar os robôs em uma área de espera, um espaço projetado pela comissão da competição fora do ambiente de tarefas. Os robôs podem ser tirados dessa área durante a sua vez na competição e no final de cada rodada. Todos os times terão o mesmo tempo limite para o ajuste dos robôs. O momento em que cada equipe irá competir será escolhido aleatoriamente, e somente nesse momento um membro do time poderá retirar o robô da área de espera. 10 / 14

11 Enquanto dentro da área de espera, os robôs não podem ser modificados. Qualquer mudança de hardware ou programação só será permitida uma vez para todos os participantes no final da rodada. Definições Importantes: Def1. Tocando uma plataforma ou o porto: Um robô é considerado tocar o porto (ou na plataforma) em dos casos abaixo: 1 - Se qualquer parte do robô tocar o porto ou a plataforma fora da água. 2 - Se mais do que 80% e 90% do corpo dos robôs estão acima do porto ou da plataforma, estável por alguns segundos, com uma distância qualquer de compreensão, braço ou bastão do robô na qual seria capaz pegar um bloco ou capaz de alcançar uma distância muito perto do porto ou da plataforma. Def2. Estar em um porto ou plataforma: O robô é considerado no porto (ou plataforma) se ele está tocando qualquer parte do porto (ou da plataforma). Def3. Viagens Completa: A viagem é considerada completa se o robô está no porto (Def2) e se mover para a plataforma (Def1) e o tocar ou se o robô estiver na plataforma (Def2) e mover para o porto e tocar (Def1). Def4. Robôs Travados: É considerado travado as situações em que pelo menos uma parte de qualquer tipo de robô não tenha um deslocamento linear de mais de 15 cm em um minuto. Sobre o reinicio: O relógio será interrompido, e a configuração do cenário será reposta pelo juiz e seus assistentes, a pontuação será zerado e o time será penalizado com -30 pontos devido a reinicio. A equipe tem 5 minutos para restabelecer o robô(s) para competir. Não é permitido alterar a programação dos robôs ou deixar a área de competição. Não será permitido mais que dois reinícios. O tempo de inatividade não será contato no tempo total, mas o tempo gasto para a reinicialização será adicionado ao tempo total. Sobre penalidades: O relógio não será interrompido, os robôs devem continuar suas atividades, o meio ambiente não será reposto e a pontuação não será restaurada. O robô vai receber uma pontuação de penalidade por qualquer falha de tarefa. Em casos de reinicio ou penalidades: Casos de Reinicio: Se qualquer membro da equipe tocar qualquer robô ou em qualquer elemento do ambiente sem que o juiz tenha dado autorização. Se um robô apresentar problemas mecânicos evidentes e os juízes previamente permitiram que o time reinicie os robôs. Problemas evidentes de mecânica são motores, rodas, sensores, braço, hélice, asa de deslocamento, bateria descarregada. Em geral, qualquer imprevisto não relacionado a má projeção do robô que possa ser rapidamente reparado. 11 / 14

12 Se um robô é incapaz de se mover (travar) no ambiente e os juízes previamente tenham permitido que o time reinicie os robôs. Se um robô atingir a rede de proteção e tais resultados de colisão tenha trago qualquer prejuízo ao robô e os juízes tenham previamente permitido que os times reiniciem os robôs. Se um robô está visivelmente fora de controle e os juízes previamente permitirem o reinicio dos robôs. Penalidades serão dadas quando: Um cubo cai na água [ -15 pontos ] Um cubo cai do tanque [ -15 pontos ] Um cubo é molhado [ -15 pontos ] Mais de dois cubos estão sendo carregados de uma vez só [ -5 pontos para cada cubo extra ] Se todos os robôs do time ficarem parado (mesmo na plataforma ou no porto) por mais de um minuto, o time é obrigado a reiniciar. Se não houver robôs tentando realizar a tarefa deliberadamente por dois minutos, o time é obrigado a reiniciar. Cada reinicio terá penalidade para o time com contagem absoluta de -30 pontos. Qualquer rodada de reinicio o time reiniciará com -30 pontos (trinta pontos negativos). Pontuação: Cada cubo amarelo na plataforma de petróleo ou cada cubo no porto [ +10 pontos ] Se a tarefa for completada com menos de 20 minutos [ +3 pontos para cada minuto sobrado ] Para mover o primeiro cubo amarelo para a plataforma de petróleo OU o cubo vermelho para o porto nos três primeiros minutos após começar a rodada ou depois de um reinicio. [ + 20 pontos ] Para mover o primeiro cubo amarelo para a plataforma de petróleo E o primeiro cubo vermelho para o porto nos cinco primeiros minutos após começar a rodada ou depois de um reinicio. [ + 20 pontos ] Para cada cubo colocado delicadamente no porto (cubo vermelho) ou na plataforma (cubo amarelo) sem cair ou caindo de uma altura de menos de 1cm [ +2 pontos ] Viajando do porto para a plataforma, sem tocar na borda da piscina ou na rede de proteção enquanto carrega pelo menos um cubo amarelo [ +5 para cada viagem, 10 viagens ao máximo serão consideradas ]. Viajando da plataforma para o porto, sem tocar na borda da piscina ou na rede de proteção, enquanto carrega ao menos um cubo amarelo [ +5 para cada viagem, 10 viagens ao máximo serão consideradas ]. A pontuação dada a cada cubo transportado é válida uma vez que o robô o coloca na área especifica (Cubos vermelhos no porto e Cubos amarelos na plataforma de petróleo). Cubos lançados não serão considerados (exceto se eles forem descartados por um robô aéreo acima da área correspondente). 12 / 14

13 Sobre o fim de uma rodada: A rodada termina quando ocorrer um dos seguintes critérios: Todos os cubos amarelos estiverem na plataforma suspensa e todos os cubos vermelhos no porto. Quando se passar 20 minutos. Se for necessária uma terceira reinicialização. Um membro do time pode pedir para abordar a missão. Se o time abordar a missão, o time receberá os pontos feitos até aquele tempo e o tempo da rodada será redefinido para 20 minutos. A abordagem pode ocorrer apenas em uma das seguintes condições: Não há mais cubos para serem transportados. A qualquer momento após um reinicio, pelo menos. Critério de Desempate: Se dois times receberem a mesma pontuação final, os seguintes tópicos, mostrados em ordem de importância, podem ser usados para o desempate: 1 Tempo que levou para terminar todas as rodadas (soma de todos os tempos) (quanto menos melhor) 2 O tempo necessário para transportar com sucesso o primeiro cubo amarelo após o início de uma rodada ou depois de um reinicio (usar a melhor entre as rodadas válidas) (quanto menos melhor) 3 O número de cubos amarelos na plataforma (usar a melhor rodada de todas válidas) (quanto mais melhor) 4 O número de cubos vermelhos no porto (usar a melhor rodada de todas válidas) (quanto mais melhor) 5 Uma nova rodada de apenas 10 minutos. A equipe será qualificada ou vencerá baseada na pontuação de seus robôs. Se dois ou mais times empatarem com a mesma pontuação durante a fase de qualificação até a quarta posição, todas as equipes na mesma situação irão passar para a rodada final. Se duas ou mais equipes empatarem com a mesma pontuação na rodada final uma rodada extra será realizada imediatamente para as equipes após a rodada final. Qualquer situação especial relacionada com regras ou pontuações serão analisadas pelos juízes e organizadores da categoria IEEE LARC Open, que vai dar um veredicto honesto e imparcial. 7. Anúncios e Rodadas Um anúncio com uma hora de antecedência será dado para iniciar os testes e no exato momento o robô deve estar na área de espera. Este tempo pode ser usado pelos times para ajustar o robô. Haverá uma classificação e uma rodada final. Classificação: Todos os times inscritos poderão participar; Cada time tem duas tentativas para realizar a tarefa, de acordo com as regras apresentadas na Seção 6; 13 / 14

14 Os juízes vão gerar posicionamentos aleatórios para os cubos; Os quatros times com a melhor pontuação vão se qualificar-se para a Fase Final. Final: Somente times classificados podem participar; Cada equipe terá pelo menos duas rodadas; Os juízes vão gerar posicionamento aleatório para os cubos; O primeiro, segundo e terceiro lugar da categoria IEEE LARC Open serão premiados. 8. Registro Para participar da competição IEEE Open, o time tem que ser formado por até 6 pessoas de qualquer instituição. Os membros do time devem ser estudantes ou ex-estudantes que tenham terminado seus estudos em no máximo dois anos. Os times devem ser registrados no site. O time registrado será anunciado/listado no site da LARC. É necessário durante o registro apresentar um relatório técnico utilizando o modelo da IEEE. Este relatório deve descrever a concepção do robô, construção e programação. Depois da competição, os vencedores irão brevemente apresentar os seus robôs para os outros times. O relatório deve ser enviado pelo site do evento. A falta de envio do documento irá proibir a participação do time na competição, uma vez que é importante para o ensino, desenvolvimento, e transferência de conhecimento entre os participantes. Todos os times participantes da competição IEEE Open receberão certificado de participação. Além disso, os times classificados nos três primeiros lugares receberão um certificado de vencedor. 9. O júri O júri será composto por especialistas em robótica. Um deles poderá ser um organizador da competição, e os outros dois restantes convidados. O nome dos juízes será anunciado antes da competição. 10. Em situações extraordinárias durante a competição Qualquer situação extraordinária em relação as regras ou a pontuação será considerada pelos os juízes e os organizadores da categoria Open e eles vão emitir um veredito com honestidade e imparcialidade. 14 / 14