Возможно, вы слышали про Micromouse — конкурс для маленьких роботов-мышей, которые должны быстрее всех найти путь в центр лабиринта. Лабиринт не очень большой, его размер 32х32 квадрата (раньше было 16x16) с длиной грани 9 см. Высота стенок каждой ячейки 2,5 см, толщина — 0,6 см. Если не слышали, Cloud4Y предлагает узнать чуть больше об этом увлекательном (без шуток!) хобби.
Соревнования стали проводиться в 1970-х годах. Журнал IEEE Spectrum представил концепцию микромыши в мае 1977 года, и тогда же компания Spectrum объявила о проведении конкурса «Amazing Micromouse Competition» в 1979 году в Нью-Йорке. Из примерно 6000 первоначальных заявок на конкурс допустили 15 участников.
В 1980-х годах правила усложнили. Теперь робомышь должна была добраться до центра лабиринта, и понять это. На конкурс пришло 200 запросов, подано 100 заявок, но в финале было только 9 мышей. Sterling Mouse Ника Смита стала первой (и в том году единственной) микромышью, которая нашла центр и «поняла», что она это сделала. В 1985 году в Японии впервые прошли международные соревнования Micromouse. Первые шесть мест ожидаемо заняли японцы, и лишь седьмым был представитель Англии с мышью Enterprise.
Если интересно, как развивались события дальше, можно посмотреть небольшую летопись (до 1992 года). Но если вкратце — к англичанам и японцам присоединились сингапурцы и канадцы, а соревнования стали проводиться в разных странах. В наше время робомыши популярны в Великобритании, США, Японии, Сингапуре, Индии, Южной Корее.
Что вообще за Micromouse такой
Мыши — это полностью автономные роботы, которые должны без посторонней помощи максимально быстро добраться из заданной точки в центральную часть лабиринта. Micromouse должна отслеживать, где она находится, обнаруживать стены во время исследования, составлять карту лабиринта и обнаруживать, что она достигла цели.
Micromouse
Составление карты важно, ведь мышь может несколько раз пройти лабиринт, пока не найдёт оптимальный маршрут от начала до конца. И затем проходит его максимально быстро. Участникам не разрешается обновлять код своих робомышей после того, как демонстрируется схема лабиринта.
Вы могли бы подумать, что у роботизированной мыши не так много способов пройти лабиринт, но за свою почти 50-летнюю историю участники соревнований Micromouse неоднократно доказывали ошибочность этого предположения. Вот, например, свежее видео с соревнований:
Русскоязычная версия
Простое следование робомыши вдоль стены в первом соревновании 1977 года к 2023 году превратилось в увлекательное шоу. Изначально все роботы останавливались перед поворотом за угол, пока кто-то из участников не понял, что можно срезать углы под углом 45° и двигаться по диагонали, если робот не очень большой. Кратчайший путь не всегда самый быстрый, так как при прохождении поворотов теряется много скорости, поэтому иногда можно улучшить время, выбрав более длинный маршрут с меньшим количеством поворотов.
Обычные алгоритмы поиска оптимального маршрута используют вариации алгоритма Беллмана, алгоритма Дейкстры, алгоритма поиска A*, различных алгоритмов обхода дерева и обхода графов.
Большая скорость хороша только в том случае, если вы можете сохранить контроль, поэтому многие роботы теперь оснащены вентиляторами, которые прижимают их к поверхности лабиринта, увеличивая тягу. Это привело к скорости до 7 метров в секунду и перегрузки до 6G на поворотах.
Понятно, что на такой скорости даже пылинка может навредить миниатюрной робомыши, приведя к потере управления. Поэтому все участники аккуратно чистят колёса перед заездом. Многие победные заезды длятся менее 10 секунд, что требует от создателей робота множества экспериментов, позволяющих увеличить контролируемую скорость и снизить вес робомыши.
Красота Microhouse заключается в его доступности. Собрать робомышь самому — не самая сложная задача. Гораздо труднее научить робота проходить лабиринты. Но если эта тема зацепит, то оторваться будет трудно.
Спасибо за внимание!
Что ещё интересного есть в блоге Cloud4Y
→ Информационная безопасность и глупость: необычные примеры
→ Взлом Hyundai Tucson, часть 1, часть 2
Комментарии (16)
Samodelkin333
29.05.2023 10:43Только недавно по этой теме было видео на YouTube на канале Vert Dider, там хорошо объясняется что к чему и есть история этих соревнований. Сейчас не могу найти это видео.
hbrmrk
Из занимательного: на соревнованиях больше половины участников - пенсионеры. И ещё из-за размеров там до сих пор рулят коллекторные моторы
У Veritassium недавно было обзорное видео
https://www.youtube.com/watch?v=ZMQbHMgK2rw
Последнее фото в спойлере - это line follower, не micromouse
Cloud4Y Автор
Мы оба неправы, это Robotracer.
Уберу, спасибо.
hbrmrk
Судя по беглому поиску 'Robtracer' - это синоним "Line Follower" который чаще появляется на японских сайтах. В любом случае, тот робот по-русски бы ездил по линии, исходя из его дизайна.
Вам спасибо
Мне просто был нужен ответ на комментарий, чтобы вспомнить на какую почту Хабр зареган. В настройках профиля нельзя узнать привязанную почту без указания привязанной почты, а включить уведомления на почту - можно
nikolz
Есть и бесколлекторный для вакуума. Для колес не двигатели, а сервоприводы. Не видел сервоприводы бесколлекторные.
hbrmrk
Бесколлекторные сервы сейчас все производители пром роботов используют. Вот OEM из первой строчки утки
https://teknic.com/
На вентиляторах пока видел только коллекторники тоже. Можно ссылку? Интересно глянуть что там с контроллерами делают на таких масштабах
nikolz
Немного уточню. Не видел сервоприводы бесколлекторные такого форм фактора как эти мыши.
Сейчас заказал для своей разработки (белая трость ) сервопривод 1.5x1.5x1 см3, вес 12 гр.
Если знаете подобных размеров и веса бесколлекторный, то дайте ссылку.
А то, что Вы дали - это не для мышей, а для слонов(шутка)
------------------
Относительно вентилятора
квадракоптер - на нем от 4 до 8 вентиляторов и все бесколлекторные.
hbrmrk
Мы где-то разминулись. Я написал: из-за размеров используются коллекторники. Получил ответ: для вакуума используются бесколлекторники, а для колес-сервы.
БК для вакуума я видел в таком виде, но этот монстр не является серьёзным претендентом в категории: слишком много массы привносит контроллер. В основном, судя по картинкам и блогам, используют коллекторники и для вакуума тоже: пример. Поэтому и спросил, есть ли решение с БК, которое вписывается в эту минималистичную идеологию, когда контроллер коллекторника - это один транзистор и диод.
Насчёт серв: в колеса используют либо прямой привод, либо одну шестеренчатую пару. Тут уже вопрос терминологии что называть сервой. Но используются коллекторники.
В квадракоптерах другие входные, поэтому оптимальная компоновка тоже другая. Чтобы летать важен КПД и обороты побольше, которые даёт БК, а тут важно заиметь максимальную мощность и момент в минимальной массе на 5 секунд.
В целом: БК в micromouse сейчас в пролёте и мне для личных целей интересно, если вдруг существуют competitive решения на них в таком масштабе.
PS для микродронов тоже используют коллекторники
nikolz
согласен с Вами.
Меня тоже интересуют малые размеры, но не для полета, так как разрабатываю устройства для ориентации в пространстве незрячих.
hoary
Для дешёвых дронов используют коллекторники. Для более-менее нормальных моделей уже давно БК.
hbrmrk
Спасибо, полезная ссылка, интересная поделка. Используют 1s батарею и 2s контроллер. Где-то, видимо, повышают на плате напряжение под это дело. 15к выбросить, чтобы раздраконить жалковато,
Если соберу команду на лабиринт, то в эту сторону надо будет смотреть с вакуумной системой в первую очередь
nikolz
вот интересный БК
Размер двигателя (диаметр * длина): 13,8 мм * 15 мм Вес: 3,2 г
https://aliexpress.ru/item/1005005566387912.html?sku_id=12000033576073884&spm=a2g2w.productlist.search_results.12.6eb27683bI48ZD
hbrmrk
Спасибо, мотор хороший и существует, но есть нюанс. Для таких соревнований проблемы следующие:
Контроллер, чтобы он не занимал кучу места и работал на чем-то легком. В том дроне, если я правильно понял, вообще отдельный чип с 4xESC+gyr+accelerometer. Только работает от пяти вольт, то есть надо ещё поднимать напряжение повышателем. В тех массогабаритах используют 2p1s
Датчики. В теории, следующий прорыв в соревнованиях будет, когда БК начнет приводить колёса. Из моего опыта в битве роботов на 100кг машинах, даже без ограничения по весу использовать БК - это не серебряная пуля. В частности, в Battlebots на них начали массово переходить и от этого сильно страдает крутящий момент. Без датчиков в моторе о моменте вообще можно забыть. С датчиками всё равно хуже, чем щёточник той же мощности. Плюс надо городить редуктор, надо усложнять электронную схему, увеличивать напряжение
PS Для любителей легковесной техноэротики есть канал одного японца https://www.youtube.com/watch?v=2E3K9rNaPwU
nikolz
Из своего опыта могу рекомендовать использовать следующие SoC: ESP8285(используют в дронах ), либо Esp32C3, либо любые чипы TeLink (полагаю будут использовать ) https://www.telink-semi.com/for-developers/
Каждый из SoC имеет свои особенности, но этот набор удовлетворит любые запросы.
Относительно большого момента. Мне интересны сервоприводы не БК с моментом 100 кг*см они относительно дешевые и компактные. У них простое управление, которое можно сделать на любом SoC.