MTS True Tech Champ: Micromouse

Репозиторий команды SUAI TECH для соревнования True Tech Champ 2024

Состав команды

• thatusualguy
• googlewaitme
• qquiqlerr

Стек

• python
• requests
• git
• все :)

Этапы

Все этапы соревнования состоят в управлении роботом "мышкой" (micromouse) в лабиринте. Целью соревнования является добраться от стартовой ячейки до центра лабиринта размером 16*16 клеток.

Робот имеет 4 колеса, 6 датчиков расстояния, гироскоп и энкодеры (начиная с финала).

Датчики расстояния смотрят:

• вперед
• вперед-вправо под 45*
• вправо
• назад
• влево
• вперед-влево под 45*

Колеса с каждой из сторон управляются одним мотором через систему шестерней, т.е. используется "танковое" управление. Колеса не поворотны.

Побеждает робот, добравшийся до центра лабиринта быстрее остальных. В некоторых случаях возможно несколько заездов на одном лабиринте - для исследования и выбора наилучшего маршрута, а затем забега на время.

Управление роботом через HTTP API. Доступа к прошивке нет.

Квалификация

Индивидуальное участие. Участникам предложат 3 задачи в виртуальном лабиринте: сканирование пространства и сбор данных, выход из тупика, скоростное прохождение робомыши от старта к финишу.

Задачи:

1. На локальном эмуляторе исследовать лабиринт и отправить его полную карту
2. На локальном эмуляторе исследовать лабиринт и на скорость добраться до его центра
3. Аналогична второй, но имеет более реалистичное управление

Решение 1 и 2 задач:

• движение через встроенные команды
• использование 4 кардинальных датчиков для определения ближайших стен
• сохранение лабиринта в виде графа
• поиск кратчайшего маршрута через дейкстру
• отсутствие оптимизаций

Сложности:

• перенос обхода графа из абстрактной задачи в реальную
• из-за ошибок проверочной системы, решение было проверено только после аппеляции

Результат:

• 1 задание - 100% счета
• 2 задание - топ 20 по времени выполнения
• 3 задание - не решено
• проход в следующий этап

Полуфинал (топ 500)

Командное участие. Участники коллективно продолжат работу над алгоритмом и получат доступ к дистанционному управлению робомышью на офлайн-полигоне с лабиринтом. В финал выйдут 20 команд, которые быстрее остальных пройдут лабиринт

Задача:

• На физическом роботе, проход до центра лабиринта на время
• Встроенные команды управления или прямое ШИМ управление

Сложности:

• Встроенные команды на протяжении большей части этапа имели ужасную точность. Ближе к концу этапа все ошибки в прошивке были исправлены организаторами.
• Долгое время обновления датчиков расстояния. В прошивке они опрашивались последовательно, поэтому для получения валидных результатов датчиков необходимо было подождать 1.3 секунды после движения до опроса датчиков расстояния (гироскоп обновлялся мгновенно)
• Индивидуальные особенности роботов в виде повышенного сопротивления на некоторых колесах

Ограничения:

• Отсутствие постоянного доступа к роботу
• У каждой команды есть всего 5 подключений к удаленному роботу на 30 минут каждое. В один из слотов необходимо совершить забег на время

Решение:

• После множественных итераций и уточнения особенностей лабиринта - возвращение к прохождению по правилу правой руки
• Откладывание попыток до момента исправления багов в прошивке
• Корректирование расстояния от стен путем врезания в них (дополнительный эффект - устранение накопительных ошибок при поворотах)
• запись маршрута для последующего воспроизведения полностью без запроса датчиков - следовательно, ускорение на 1.3 секунды после каждого движения

Результат:

• успели квалифицировать на исследовательском проходе. Время - 93 секунды
• не успели попробовать воспроизведение. Предполагаемое время - около 40 секунд
• заняли 20 место, прошли в финал.

Финал (топ 24)

Команды попробуют управление робомышью в усложненном лабиринте, смогут доработать свой алгоритм на месте или написать заново. В ходе финала будут определены 9 команд с лучшим временем прохождения лабиринта, которые выйдут в Суперфинал

Задача:

• На физическом роботе, прохож до центра лабиринта на время
• Встроенные команды управления или прямое ШИМ управление
• Новые двигатели с энкодерами
• Новая прошивка

Ограничения:

• 4 удаленных сессии по 1 часу
• 11 часов с физическом роботе в ночь перед финалом
• 15 минут для показания лучшего времени на лабиринте во время Фестиваля

Облегчения:

• возможность хардкода маршрута робота
• возможность ручного управления роботом

Сложности:

• ужасно нестабильная прошивка робота на старте. Фактически, все онлайн сессии оказались бесполезны из-за непредсказуемого поведения робота. Встроенные команды ехали почти в случайную сторону. Прямое ШИМ управление иногда включало двигатели в разное время. Датчики 2 из 10 измерений выдавали ошибку.
• Датчики не видят стену на расстоянии больше 1.5 клеток, видят пол
• доработка прошивки другими участниками исправила быстродействие датчиков, исправила управление ШИМ, добавила опрос энкодеров в API

Сложности из-за сборки робота организаторами:

• наша команда получила робота на 8 часов позже обещанного
• у нашего робота работал только задний датчик расстояние, остальные 5 либо отсутствовали, либо смотрели внутрь корпуса робота и были бесполезны
• у нашего робота направления подключения моторов было перепутано (вперед = назад и наоборот)
• отсутствие запасного аккума для длительных тестов
• отсутствие обещанных резиновых колес, предоставленные пластиковые скользили при любой нагрузке

Решение:

• использование прошивки от других участников вместо официальной
• отказ от использования датчиков расстояния, кроме заднего
• использование гироскопа для поворотов
• использование энкодеров для точного движения

Из-за малого количества времени из-за позднего получения робота (в 22:30, финал в 10 следующим утром), данный вариант реализован в полноценном виде не был. Разница в хакарактеристиках материала нашего самодельного лабиринта и финального сбила все коэффициенты.

Однако, главной проблемой мы считаем помехи от 136!!! других сетей WIFI на площадке во время финала. Управление роботом по WIFI имело огромную и непредвиденную задержку.

В результате нам пришлось использовать ручное управление, написанное за 10 минут до нашего забега.

Результат

• время ручного забега - около 180 секунд
• не прошли в суперфинал

Суперфинал (топ 9)

Сложности:

• Дым и пиротехника, мешающие датчикам расстояния
• Вращающиеся стенки

К сожалению, мы не вошли в суперфинал