봇볼

Botball
봇볼 2011 참가자들은 본선에 앞서 공식 게임 테이블에서 연습을 한다.

봇볼은 중·고등학생들이 팀 중심의 로봇 대회에 참여하는 것을 중심으로 한 교육용 로봇 프로그램이다. 수천 명의 어린이와 젊은이들이 봇볼 프로그램에 참여한다. 1998년부터활동해 왔으며, 한 쌍의 자율 로봇 설계, 제작, 프로그래밍에 중점을 둔 로봇 교육 과정이 있다. 팀들은 표준화된 자료 세트를 사용하고, 과정을 문서화한 다음, 매년 도전과제가 바뀌는 토너먼트에서 경쟁한다. 키트에 들어 있는 모든 재료는 전 세계 모든 팀이 똑같기 때문에 불공평한 이점은 없다. 봇볼 팀은 대부분 미국에 기반을 두고 있으며, 300개 이상의 팀과 12개 이상의 지역에서 지역 토너먼트를 한다. 최근에는 멕시코, 오스트리아, 중국, 우간다, 폴란드, 카타르, 쿠웨이트, 이집트뿐만 아니라 전국적으로 팀을 유치하는 국제 토너먼트와 함께 GCER(Global Conference on Education Robotics, GCER)도 매년 개최하고 있다.[1]

개요

Botball의 만트라는 "오늘날의 Botball 아이들은 미래의 과학자들과 기술자들이다"이다. [2] 이 프로그램은 비영리 KISS 실용로봇연구소가 관리한다. 로봇공학, 과학, 수학의 잠재력을 탐구하는 학생들을 자극하고 참여시키기 위해 로봇공학을 사용하는 비전이 있는 Keep It Simple Dumble)이다.[3] 미래의 노동력을 교육하고 과학, 기술, 공학, 수학에 학생들을 참여시키는 Botball과 KISS의 목표. 이 목표는 Botball 및 기타 로봇 교육 프로그램과 협력하는 NASA RAP(Robotics Alliance Project)가 공유한다. NASA RAP의 임무는 "미래로봇 우주탐사 임무의 이행을 가능하게 하는 것"이다. NASA는 기술 멘토와 다른 자원들을 제공함으로써 Botball을 후원한다.[4] 그것은 또한 C에서 프로그래밍 로봇의 온라인 무료 강좌를 개최하고 있는데, NASA RAP는 Botball을 미래의 노동자들에게 다가갈 수 있는 기회라고 보고 미래의 NASA 과학자들에게 관련 경험과 필요한 기술을 제공할 수 있는 기회로 보고 있다.[6]

봇볼은 로봇 대회가 정교하고 복잡하기로 유명하다. Botball을 다른 학생 로봇 프로그램과 차별화하는 것은 로봇들이 자율적이기 때문에 리모컨으로 지시를 받지 않는다는 것이다. 학생들은 컴퓨터 과학을 사용하여 로봇들이 도전을 인식하고 그 다음 대회의 목표를 시도하도록 프로그래밍한다. 이 로봇들은 여러 종류의 센서와 컴퓨터 비전 시스템을 위한 두 개의 디지털 카메라를 포함하고 있다.[7] 기사에서 게임 플레이와 시스템을 강조한 로봇 매거진은 "매년 게임은 다양한 난이도의 다양한 도전을 제공하므로 참가자는 자신의 능력에 따라 더 어려운 목표에 집중하거나 더 간단한 해결책을 찾을 수 있다"고 말했다. 봇볼은 다수의 센서와 이펙터와 쉽게 접속할 수 있는 강력한 로봇 컨트롤러인 CBC2를 사용하며, LINUX를 실행하는 ARM 9 기반 CPU/Vision 프로세서, ARM 7 기반 DAQ/Motor 제어 시스템, 사용하기 쉬운 통합 디스플레이 및 터치 스크린이 특징이다. CBC2는 KISS-C 통합 개발 환경과 그 라이브러리를 사용하며, 특히 프로그래밍 경험이 매우 다른 사용자에게 친근하게 설계된다. '[8]CBC2'와 'KISS-C' 모두 KISS연구소에서 개발한 것으로 대학 연구 프로그램뿐 아니라 '봇볼 프로그램'에도 활용되고 있다.

봇볼 대회는 자율로봇을 이용해 정해진 시간 제한 2분 안에 일련의 작업(물체 수집 및 다른 위치로 이동, 특정 색상 물체 인식 및 정렬 등)을 완료하는 것을 중심으로 진행된다. 센서와 디지털 카메라는 로봇에게 입력을 제공하며, 로봇은 물체를 식별하는데 도움을 준다. 경기 전후에 참가자는 통합 개발 환경을 사용하여 로봇을 프로그래밍한다(KISS-C는 최신 버전임). 봇볼 선수는 또한 점수를 획득하기 위해 자신의 진행 상황과 목표에 대한 온라인 문서를 작성해야 한다.

KIPR 오픈(옛 비욘드봇볼)이라고 불리는 비슷한 성인 대회가 2001년에 시작되었다.[9]

역사

KISS 실용 로봇 공학 연구소는 1994년 버지니아에 설립된 영리 교육 및 연구 기관에는 해당되지 않는 501(c)(3) 기관이다. 현재 오클라호마 주의 노먼에 본사가 있다. KISS Institute는 로봇공학에 기반한 기술 및 과학 교육 프로그램의 체계를 위한 센터를 만들고, 공공의 이익을 더 잘 제공하기 위해 로봇 기술을 사용하는 것을 목적으로 Ms. Cathryne Stein, David Miller, Dr. Marc Slack 박사가 공동 설립했다. 스타인 씨는 최근 전무직에서 물러났다. 그녀는 박사의 뒤를 잇고 있다. 스티브 굿게임, 경험 많은 교육자. 밀러 박사는 최고기술책임자일 뿐 아니라 오클라호마 대학의 윌콘슨 항공우주기계공학 교수일 뿐이다. 밀러 박사는 전 JPL 직원으로 NASA의 화성 탐사 프로젝트에 상당한 기여를 했다.

봇볼은 KISS 실용로보틱스연구소(KIPR)가 1997년 처음 시작했다.[10]

기술 구성 요소

각 보트볼 시즌이 시작될 때, 각 팀은 완전히 자율적으로 움직이는 두 대의 로봇을 만들 수 있는 충분한 재료가 들어 있는 부품 세트를 받는다.

봇볼에 사용되는 기계 부품은 레고 테크닉 벽돌이다. 전기 부품에는 다양한 로봇 컨트롤러가 포함되어 있으며, 그 중 각 팀의 키트에는 2개의 로봇(각 키트 중 2개의 완전 자율형 로봇을 제작할 수 있도록 지원)과 다수의 센서 및 모터 등이 포함되어 있다.

Botball에 사용되는 로봇 컨트롤러

이전에 사용되었던 항목:

센서 및 모터

모터스

Botball에서 서보 모터는 일반적으로 로봇의 암 또는 부착 장치에 전원을 공급하기 위해 사용된다. 그것들은 표준 취미 서보로서, 원격 제어 자동차와 비행기의 경우 표준 펄스 폭 신호를 사용하여 위치를 명령하지만, 이 경우 신호는 CBC(또는 이전 제어기)에 의해 생성된다. 서보들은 0도에서 180도 사이의 각도 범위를 가지며 명령된 위치를 유지하기 위한 모터 토크를 제공한다. 서보는 원하는 각도 명령에 대한 기계적 위치를 테스트/조정하기 위한 프로그래밍이 있는 CBC의 특수 제어 화면에서 보정할 수 있다.
  • 전기 DC 모터
Botball에서는 일반적으로 전기 DC 모터가 바퀴에 동력을 공급하는데 사용된다. 그러나 왈라비를 사용하면 정확한 속도로 달리고 정확한 회전 위치에서 정지하라는 명령을 받을 수 있다. 이는 모터가 회전할 때 주기적으로 EMF를 샘플링하고 전원을 조정함으로써 CBC의 운영체제 수준에서 제공된다. 사용자 코드는 모터 기능을 사용하여 원하는 속도(그리고 필요한 경우 정지 위치)만 지정하면 된다.

센서스

터치 센서가 센서에 부딪혔을 때를 감지한다.
    • 조명센서
빛 센서는 빛을 감지한다. 광센서는 라운드 시작 부분에 전구가 점등해 라운드의 시작을 알리는 신호를 보낼 때 사용된다.
봇볼에서 카메라는 움직이는 물체를 추적하거나 물체로 이동하는 데 사용된다. 카메라는 색상의 영역(또는 "블롭")의 중심을 추적할 수 있다(이를 "블롭 트래커"라고 한다). 블롭 좌표는 차례로 팔을 가리키거나 안내 프로그램을 사용하여 로봇을 물체로 안내하는 데 사용될 수 있다.
    • IR 브레이크 빔 센서
이 센서는 방출기와 수신기 사이를 통과하는 빔을 사용하여 작은 장애물을 시험한다.
이 센서들은 로봇과 물체 사이의 거리를 알려주는 데 사용된다.

프로그래밍 언어

1997년부터 2008년까지 Botball에서 사용된 공식 프로그래밍 언어는 Interactive C였다.
KISS-C는 봇볼 2009년부터 2011년까지 사용되는 공식 프로그래밍 언어다. KISS IDE는 2011~2016년 가을부터 봇볼에서 사용되는 공식 프로그래밍 환경으로 KISS IDE는 C, C++, 자바, 파이썬을 지원한다.

규칙.

로봇 구조

로봇은 키트에 포함된 부품으로만 제작할 수 있다.[11]

  • 최대 93평방 인치(20파운드 이하 용지)의 용지를 사용할 수 있다.[citation needed] 사용된 종이는 검정색 또는 흰색이어야 한다.
  • 로봇의 구조에 스트링을 사용할 수 있으며, 최대 36인치까지 사용할 수 있다.
  • 19위 고무줄 10개를 사용할 수 있다.
  • 키트에 포함된 금속 부품은 더 작은 조각으로 나눌 수 없다.
  • 금속 부품 중 평평한 바와 플레이트만 구부러질 수 있다.
  • iRobot Create에서 유일하게 탈착 가능한 부품은 뒷바퀴, 드라이브 휠 클립, 리어 카고 베이 벽뿐이다. 다른 부품은 탈거하거나 분해할 수 없다.
  • 로봇들이 출발하는 영역은 해마다 다르다. 2010년 출발 구역은 22x31.5x15인치(10395인치3)이다.
    • 경기가 시작될 때 로봇은 특정 높이 제한을 받아야 한다.
  • 한 팀이 경기장에 네 개의 다른 물체를 가지고 있을 수 있다.
    • 모든 물체는 출발 박스에 맞아야 한다.
  • 대회 중에는 무선 통신이 허용되지 않는다.

게임플레이

2008 Botball 필드의 다이어그램. A는 태양열, b는 피난처, c는 수집 대상, d는 위성, e는 태양열 돛, f는 정원, g는 봇구이, h는 다리.

매년 다른 목표들이 있다. 2008년 테마는 우주에 기반을 둔 것으로, 우주 정거장에 로봇들이 탑승하고 있었다. 로봇들은 "식품"(녹색 공)을 수집하고, "크루 멤버"(오렌지 공)를 구출하고, "위성"(파란색 컵)과 "솔라 돛"(칵테일 우산)을 배치하여 태양 플레어(태양광)에 대비해야 한다. 로봇들은 또한 보투리와 정원(큰 녹색 공)을 모아서 옆에 놓아야 한다. 판자는 가로 8피트, 세로 4피트 크기의 판자 두 개로 구성되어 있다. 도랑에는 양쪽에 두 개의 다리가 있는데, 로봇들은 반대쪽으로 가기 위해 다리를 쓰러뜨려야 한다.

필드 크기는 게임에 따라 달라진다. 이 크기는 가로 8피트, 세로 12피트, 표면의 대부분은 1-1/2인치 PVC 파이프로 둘러싸여 있다. 두 팀이 맞붙으면 경기면의 반대편 끝에서 출발, 120초 동안 물체를 움직이며 득점을 올린다. 게임이 끝나면, 로봇들은 스스로 멈춰야 하고, 그 때 심판은 어느 팀의 로봇이 이겼는지 판단하기 위해 게임 점수를 매긴다.

점수 매기기

2008 시즌의 경우, 팀의 초기 점수는 0이며, 다음 표에서 찾은 포인트 값을 사용하여 경기 종료 시점에 점수를 계산한다.[11]

1면("당신의 쪽") 솔라륨 쉼터 공간 사이드 2("다른 팀의 측면")
위성 -4 -6 -6 0 해당 없음
솔라 돛 -3 -3 -3 0 해당 없음
식물 1 6 0 0 해당 없음
크루 1 0 6 0 해당 없음
정원 5 15 3 0 해당 없음
봇기 5 3 15 0 해당 없음
1팀 로봇 0 0 0 0 15명 대피소 30명

봇볼 시즌/경기

봇볼 지역 시즌은 1월 말에서 5월 초까지 계속된다. 이 기간 동안 학생들은 이틀간의 워크숍에 참석하여 컴퓨터 프로그래밍의 기본을 배우는 훈련을 받는다. 학생들은 로봇을 프로그래밍하고, 만들고, 테스트할 수 있는 6-8주의 시간이 있다. 로봇이 발전함에 따라, 학생들은 로봇이 어떻게 발전하고 있는지, 그리고 원래의 디자인에서 만들어진 트위크와 변화들을 기록해야 한다. 지역 대회 중에는 다음과 같은 세 가지 라운드가 있다. 시드, 더블 엘리미네이션, 얼라이언스. 시드: 시드는 한 팀이 자신들과 겨루지만(연습 라운드에 가깝다) 학생들은 여전히 점수를 따고 시딩 라운드에서 가장 높은 점수를 받은 팀에 대한 상이 있다. 더블 엘리미네이션은 실제 경기가 시작되고 팀이 두 번 탈락할 때까지 서로 경쟁하는 곳이다. 얼라이언스 매치는 대회 초반 두 차례나 탈락한 팀들의 경기다. 두 팀이 짝을 이뤄 승점 경쟁을 벌인다.

지역 및 국제 경기

2012년 현재 미국의 지역은 다음과 같다.

봇볼은 또한 중동에서 4개의[12][13] 토너먼트를 치렀다.

2011년 현재, Botball은 또한 토너먼트를 가지고 있다.

2001년부터 KIPR은 전국대회를 개최하기 시작했고 2003년에는 최초의 국제팀이 참가하였다. 국제 대회는 지역 대회가 모두 끝난 후 여름에 열린다. 지역대회에 참가하는 모든 팀은 국제대회에 참가할 수 있다. 국제 경기의 경기 규칙은 일반적으로 그 해의 지역 경기와 동일하다. 이 행사는 GCER(Global Conference for Education Robotics) 기간에 열린다. KIPR 오픈(옛 비욘드봇볼)도 GCER에서 열리며 여러 명의 연사가 와서 로봇 분야에 대해 이야기한다. GCER은 하와이, 북부와 남부의 CA, 노먼, OK, 잭슨빌, FL, 리즈버그, VA, 그리고 에드워즈빌, 일리노이, 워싱턴 DC에서 개최되었다. 2013년에 GCER은 노먼에서 개최될 것이다.


메모들

  1. ^ "Teams and Regions Botball® Educational Robotics Program". Botball.org. Archived from the original on 2013-05-17. Retrieved 2013-01-29.
  2. ^ "What is Botball? Botball® Educational Robotics Program". Botball.org. Archived from the original on 2013-06-19. Retrieved 2013-01-29.
  3. ^ "KISS Institute for Practical Robotics". Kipr.org. Retrieved 2013-01-29.
  4. ^ "NASA Robotics - Events : BotBall". Robotics.nasa.gov. Retrieved 2013-01-29.
  5. ^ "NASA Robotics - Archives : Courses". Robotics.nasa.gov. Archived from the original on 2011-12-28. Retrieved 2013-01-29.
  6. ^ "NASA - Hundreds of Robots to Compete in Botball Regional Tournament". Nasa.gov. Retrieved 2013-01-29.
  7. ^ [1] 2011년 1월 11일 웨이백 머신에 보관
  8. ^ [2] 2012년 3월 14일 웨이백 머신에 보관
  9. ^ "KIPR Open Autonomous Robotics Game". Archived from the original on 2010-12-21. Retrieved 2011-01-11.
  10. ^ "Statistics and Numbers". Archived from the original on 2008-02-28. Retrieved 2008-03-18.
  11. ^ a b 2008 Botball 규칙을 참조하십시오.
  12. ^ "Overview of Botball". Archived from the original on 2008-03-18. Retrieved 2008-03-18.
  13. ^ "Current season". 2008. Archived from the original on 2008-06-15. Retrieved 2008-06-01.

외부 링크