Задание «Лабиринт»
1. Тема задания Конкурса: Проектирование и изготовление автоматического самодвижущегося устройства, способного самостоятельно (без участия оператора) перемещаться по пространственному лабиринту, собранному из пластиковых канализационных труб, диаметром 110мм.
Тема трека направлена на поиск решений следующих глобальных технических проблем:
1. Исследование или изучение или инспекция пространств с неизвестной топологией:
- необходимость автоматизированного автономного принятия решения о выборе маршрута движения (стратегии движения) без привлечения лиц, принимающих решения (ЛПР), что особенно актуально в условиях отсутствия связи с устройством;
- необходимость одновременного управления множеством автоматических самодвижущихся устройств силами единственного оператора (координатора действий автоматических устройств), без привлечения ЛПР;
- необходимость кооперативной (согласованной) работы группы автоматических самодвижущихся устройств в автоматическом режиме;
2. Перемещение по поверхностям с неизвестной морфологией:
- необходимость перемещения по поверхностям с неизвестными или изменёнными физическими характеристиками (температура, вязкость, прочность, текучесть, несущая способность и т.д.)
Существующие технические устройства, предназначенные для изучения или инспекции недоступных или опасных для человека мест, требуют привлечения значительного количества человеческих ресурсов - от 1 до 3 человек технического персонала на одно устройство, не считая лиц, принимающих решения (ЛПР). Это происходит потому, что управление устройствами производится силами оператора (с использованием проводной связи или без таковой) в сопровождении лица, корректирующего маршрут движения. А при изучении территорий или конструкций с неизвестной топологией, требуется создание штата сотрудников, формирующих и обеспечивающих стратегию продвижения на местности. При обследовании значительных по размеру территорий либо конструкций, имеющих сложную разветвлённую сеть, требуется значительное количество времени, сил и средств для достижения результата. В условиях техногенных или природных катастроф фактор времени имеет критическое значение.
Первая проблема: как небольшими силами в кратчайшие сроки можно развернуть и произвести «разведку на местности» одновременно на всей территории, особенно если привлечение большого числа лиц невозможно по причинам безопасности?
Вторая проблема: каким образом/способом возможно перемещаться по поверхностям с неизвестными или изменёнными физическими характеристиками?
Третья проблема: какова должна быть стратегия (алгоритм) выбора маршрута движения при обследовании заданной неизвестной территории или пространства?
Найденные технические решения могут быть применимы при выполнении следующих работ:
- управление автоматическими станциями для изучения других планет; исследование неизвестных загрязнённых или опасных территорий (радиация, химическая или биологическая опасность, мины);
- исследование замкнутых пространств (шахт, пещер, катакомб, завалов, трубопроводов);
- изучение или инспекция старых систем канализации (канализация древнего Рима, ливневая канализация Москвы);
- инспекция трубопроводов атомных станций.
2. Задание Конкурса:
Командам необходимо спроектировать и изготовить автоматическое самодвижущееся устройство, способное самостоятельно (без участия оператора) перемещаться по пространственному 31)-лабиринту, собранному из пластиковых канализационных труб диаметром 110мм. Конфигурация лабиринта пространственная произвольная.
Соревновательная задача: устройство должно найти выход из лабиринта в автоматическом режиме, без участия оператора, за минимальное время.
Требования к устройству:
Назначение: Устройство предназначено для исследования или инспекции систем канализации различной топологии с диаметром проходного сечения труб не менее 110 мм.
Функциональные требования: Устройство должно обладать способностью к самостоятельному автономному (без участия оператора) движению в автоматическом режиме по системам канализации различной топологии по неустановленному маршруту. Устройство должно обладать способностью к передвижению по внутренним поверхностям труб различной степени загрязнённости, увлажнённости, качества сцепления. Устройство должно обладать способностью к передвижению по горизонтальным, наклонным и вертикальным участкам систем канализации. Устройство должно обладать способностью к автономному (без участия оператора) выбору оптимального маршрута движения по системам канализации неопределённой топологии от точки входа в систему канализации до точки выхода либо до точки назначения (точки окончания миссии, назначенной оператором).
Технические требования: Масса устройства должна быть минимальной, для обеспечения возможности безаварийного передвижения по хрупким или повреждённым элементам систем канализации. Размеры устройства должны обеспечивать возможность перемещения устройства в трубах диаметром от 110мм до 200мм. Подвижность сочленений или подвижных частей устройства должна обеспечивать возможность преодоления устройством участков трубопровода с углом отклонения не менее 50°.
Требования к материалам изготовления устройства не предъявляются. Требования к составу комплектующих (деталей и составных частей) и происхождению комплектующих не предъявляются. Требования к типу и принципу работы системы управления устройства не предъявляются. Требования к типу привода устройства не предъявляются. Требования к системе питания устройства не предъявляются. Требования к типу движителя устройства не предъявляются.
Требования к проведению контрольных тестов: Тестирование устройства должно производиться с использованием макетов систем канализации, изготовленных из пластиковых труб и фитингов стандартной конфигурации диаметром 110мм. При тестировании устройства следует проверять возможность и способность преодоления устройством горизонтальных, наклонных и вертикальных участков трубопровода различной протяжённости и загрязнённости, а также участков, состоящих из различных комбинаций стандартных угловых фитингов, образующих углы отклонения 45° и 90°, направленных в произвольном порядке.
3. Форма представления результатов выполнения задания Конкурса:
Результаты выполнения конкурсного задания должны быть представлены в виде: видеопрезентации разработанного технического устройства.
4. Требования к видеопрезентации:
Видеопрезентация должна быть представлена в виде видеоролика, продолжительностью не более пяти минут.
На видео должны быть представлены квалификационные испытания, подтверждающие работоспособность устройства и выполнение им требований задания Конкурса (см. п.2) и наглядно демонстрирующие возможности устройства по преодолению типовых препятствий, указанных в Задании.
Музыкальное сопровождение в видеопрезентации не допускается.
К видео должно прилагаться техническое описание разработанного устройства, в формате .pdf., содержащее иллюстрации и исчерпывающие пояснения на русском языке, раскрывающее принцип действия устройства, его функциональные свойства, а также технические особенности, позволяющие устройству выполнять свои основные функции (задачи по предназначению).
5. Критерии оценки решения задания Конкурса:
- вес конструкции, измеряется в килограммах - до 10 баллов;
– скорость движения на прямолинейном участке трубы длиной 2 м, измеряется в секундах – до 5 баллов;
– способность преодоления участка трубы с однократным отклонением 90о - 10 баллов;
– способность преодоления участка трубы с однократным отклонением 45о - 5 баллов;
– способность преодоления участка трубы, содержащего последовательное соединение двух фитингов 45о, направленных в противоположные стороны («змейка») – 8 баллов;
– способность преодоления участка трубы, содержащего последовательное соединение двух фитингов 45о, направленных в одну сторону (поворот 2х45о) – 6 баллов;
– автономность питания: да – 10 баллов, нет – 0 баллов;
– способность к самоэвакуации: способен самостоятельно вернуться на исходную позицию – 10 баллов, используются специальные средства эвакуации или извлечения – 5 баллов, самоэвакуация не предусмотрена – 0 баллов;
– способность к передаче видеоизображения: бесперебойная беспроводная передача видео – 10 баллов, беспроводная передача видео с перебоями или неудовлетворительного качества (неразличимое изображение) – от 5 до 9 баллов, бесперебойная передача видео наилучшего качества по проводу – 5 баллов, передача видео по проводу с перебоями или неудовлетворительного качества (неразличимое изображение) – от 2 до 4 баллов, отсутствие передачи видео – 0 баллов;