Конструируем роботов для соревнований. Робот-сумоист

Р
О
Б
О
С
П
О
Р
Т

КОНСТРУИРУЕМ
РОБОТОВ
ДЛЯ СОРЕВНОВАНИЙ

РОБОТ-
СУМОИСТ

В. В. Тарапата, А. В. Красных

2-e издание, электронное 

Лаборатория знаний
Москва
2022

УДК 373.167
ББК 32.97
Т19

С е р и я о с н о в а н а в 2018 г.
Ведущий редактор серии М. С. Стригунова
Тарапата В. В.
Т19
Конструируем роботов для соревнований. Робот-сумо-
ист / В. В. Тарапата, А. В. Красных. — 2-е изд., электрон. —
М. : Лаборатория знаний, 2022. — 67 с. — (РОБОСПОРТ). —
Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл.
с титул. экрана. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-00101-965-7
Стать гениальным изобретателем легко! Серия книг «РОБО-
СПОРТ» поможет вам создавать роботов и участвовать с ними
в соревнованиях по робототехнике.
Собрав из деталей конструктора LEGO

R
○ MINDSTORMS

R
○

Education EV3
базовую
модель
робота-сумоиста,
вы
поймете
принципы его устройства, сильные и слабые стороны различных
моделей. А применив свои фантазию и изобретательность, вы
сможете создать собственную уникальную модель робота для
участия в соревнованиях любого уровня.
Для
технического
творчества
в
школе
и
дома,
а
также
на занятиях в робототехнических кружках.
УДК 373.167
ББК 32.97

Деривативное издание на основе печатного аналога: Конструи-
руем роботов для соревнований. Робот-сумоист / В. В. Тарапата,
А. В. Красных. — М. : Лаборатория знаний, 2018. — 60 с. : ил., [4] с.
цв. вкл. — (РОБОСПОРТ). — ISBN 978-5-00101-141-5.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от
нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации

ISBN 978-5-00101-965-7
© Лаборатория знаний, 2018

Здравствуйте!

Издание, которое вы держите в руках, – это не просто опи-
сание одной из номинаций робототехнических состязаний 
и практическое руководство по подготовке к нему. И то, что 
в результате вы самостоятельно сумеете собрать и запрограммировать 
настоящего робота для спортивных соревнований, несомненно, большой 
успех и первый шаг на пути к знаменательным победам!
Но главное — вы поймёте, что такие ценные качества характера, как 
терпение, аккуратность, настойчивость и творческое мышление, про-
явленные при работе над проектом, останутся с вами навсегда, помогут 
уверенно создавать своё будущее, стать успешным человеком, независимо 
от того, с какой профессией свяжете жизнь.
Создавать будущее — сложная и ответственная задача. Каждый 
день становится открытием, если он приносит новые знания, которые 
затем смогут стать основой новых проектов и новых побед. Особенно 
это важно для тех, кто выбрал дорогу инженера или технического 
специалиста. Знания — это основа для свершений.
Однако технический прогресс зависит не только от знаний, но и от 
смелости создавать новое и умения демонстрировать это обществу и ми-
ру, состязаться в креативности разработок и принимать как победы, так 
и поражения, делать соответствующие выводы. Всё, что нас окружает 
се годня, придумано инженерами. Их любопытство, желание узнавать не-
изведанное и конструировать то, чего никто до них не делал, и создают 
окружающий мир, обогащают и развивают основы любой цивилизации. 
Имен но от таких людей зависит, каким будет наш завтрашний день. 
Толь ко идеи, основанные на творческом подходе, прочных знаниях и по-
стоянном стремлении к новаторству, заставляют мир двигаться вперёд.
И сегодня, подготовившись к соревнованиям роботов, поучаствовав 
в них, обменявшись опытом с единомышленниками, вы сделаете очеред-
ной шаг по этому пути.
Успехов вам и грандиозных побед!

Команда Программы «Робототехника:
Инженерно-технические кадры инновационной России»
Фонда Олега Дерипаска «Вольное дело»

Мир спортивной 
робототехники

Ты наверняка уже не новичок в мире робототехники и провёл много 
увлекательных часов с набором LEGO® MINDSTORMS® EV3, собирая 
и программируя различные механизмы и устройства.
Что же делать дальше? Как стать настоящим мастером робототехники? 
Мы тебе поможем!
Соревнования — самый эффективный способ совершенствования 
собственных навыков. И менно в соревновании ты можешь померяться 
изобретательностью в области конструирования и программирования 
роботов с другими ребятами. Более того, ты сможешь найти новых 
друзей и единомышленников, с которыми пройдёшь по дороге побед 
и поражений, и вы вместе сможете прийти к успеху! Ведь чем больше 
людей работают над проектами, тем сложнее задачи и тем успешнее 
они решаются!
Мир спортивной робототехники отворяет свои двери для тебя!

Задумайся над этим!

Всего за несколько часов работы ты 
сумеешь подготовить робота к на-
стоящим спортивным соревнованиям 
мирового уровня!
Какие 
существуют 
состязания? 
Как стать лидером? Можно ли одо-
леть самых матёрых соперников? Как 
интереснее состязаться — индивиду-
ально или в команде?
Ты всё ещё ждёшь? Вперёд, на-
встречу большим победам!

Внимание!

Ты 
можешь 
собрать 
свои 
достижения 
в ро бототехнике в электронное портфолио! 
Фотографируй или фиксируй на видео ре-
зультаты своей работы, чтобы потом пред-
ставить их для участия в творческих кон-
курсах. Результаты конкурсов и олимпиад 
засчитываются при поступлении в профес-
сиональные учебные заведения.

Соревнование «Робосумо»

ОПИСАНИЕ НОМИНАЦИИ

Робосумо — одно из самых зрелищ-
ных и по-спортивному азартных со-
ревнований, в котором в бой всту-
пают два робота. 
Главная задача 
каждого из них — вытолкнуть со-
перника за пределы круглого ринга. 
Действуют роботы по заранее задан-
ной программе, то есть автономно, без вмешательства оператора.
Система соревнований построена по следующему принципу:
 
• Случайная жеребьёвка определяет для каждого робота несколько 
соперников (в зависимости от их общего количества). Фактиче-
ски все роботы разбиваются на группы, внутри каждой из которых 
сражаются «все со всеми» по круговой системе.
 
• Лучшие в своей группе выходят в плей-офф и сражаются по олим-
пийской системе, где проигравший участник выбывает из борьбы 
после первого же проигрыша.
 
• Таким образом определяются абсолютный победитель и обычно 
ещё два лидера, то есть золото (победитель), серебро и бронза 
(призёры).

Кстати! Первые всемирные соревнования 
по регламенту робосумо прошли в 1991 го-
ду, и с тех пор это одна из самых популяр-
ных номинаций в робоспорте. 

В каждом бою пара роботов сходится максимум в трёх раундах, пока 
один из них не одержит две победы.
Обычно бой длится в течение минуты. Если по истечении этого вре-
мени победитель не определён (ничья), то либо судья может назначить 
дополнительное время, либо победа присваивается роботу, который на-
ходится ближе к центру ринга.
Все нюансы должны быть обязательно определены в регламенте со-
ревнования, поэтому перед участием в любых соревнованиях тебе стоит 
внимательно изучить все пункты его регламента. Даже если ты уча-
ствуешь в соревновании не первый раз!
Уже сегодня существует несколько разновидностей регламента ро-
босумо. Стандартно в борьбе сходятся роботы размерами 25 25 25 
сантиметров и не более 1 килограмма весом. Но, например, в катего-
рии «микро» размеры «борца» составляют уже 5 5 5 сантиметров, 
а вес не должен превышать 100 граммов. Существуют также различия 
в способах расстановки роботов перед началом боя: «лоб в лоб», «ма-
неврирование» и другие. Отличия заключаются и в том, стоят ли ро-
боты «глядя» друг на друга изначально или же их положение может 
быть совершенно случайным, например один из роботов стоит к центру 
правым бортом, а другой — задней частью. Помимо этого, соревнова-
ния могут различаться по типу передвижения робота, например сумо 
шагающих роботов требует наличия шагающего механизма.

УСРЕДНЁННЫЙ РЕГЛАМЕНТ

Составим примерный усреднённый регламент данной номинации, чтобы 
мы могли вместе разработать собственного робота-сумоиста! Ориенти-
ром нам будет служить регламент, который применяется на междуна-
родных состязаниях. Но помни, что в конкрет-
ных соревнованиях он может быть (и, скорее 
всего, будет) другим.

Поле
Поле (или ринг) представляет собой белый круг 
диаметром 1 метр. По контуру нанесена чёрная 
линия шириной 5 сантиметров. Внутри круга 
красными полосками отмечены стартовые линии 
для роботов. Ровно в середине круга — красная 
точка, обозначающая центр ринга.
Ринг может представлять собой подиум высо-
той 10–20 сантиметров.
Поле для сумо

Требования к роботу
Размеры робота не должны превышать 25 25 25 сантиметров, а вес 
должен быть не более 1 килограмма (1000 г) на протяжении всего со-
ревнования.
Перед началом состязаний робот проходит проверку на соответствие 
габаритам и весу, а затем помещается в зону карантина. После попада-
ния робота в эту зону запрещается изменять его конструкцию и про-
граммы.

Робот должен быть автономным. Во время боя оператору запреща-
ется касаться робота.
Запрещается использование элементов конструкции, благодаря кото-
рым робот намеренно пачкает или повреждает поверхность поля и/или 
других роботов.

Проведение соревнований
Согласно жеребьёвке в бой вступает пара роботов. Раунд длится до 
проигрыша одного из роботов, но не более 60 секунд.
Перед запуском роботов судья жеребьёвкой определяет их начальное 
положение на ринге. 

У каждого робота — один оператор от команды.
После сигнала судьи оператор запускает программу на роботе и от-
ходит от ринга более чем на 1 метр.

Важно! 

В 
различных 
соревнованиях 
действуют 
различные запреты на используемые робо-
тотехнические наборы, материалы и ком-
плектующие в конструкции роботов. Мы 
будем создавать базовую модель для со-
стязаний, пользуясь только конструктором 
LEGO® MIND STORMS® Education EV3.

Возможные примеры расстановки

В начале программы должна быть предусмотрена задержка на 5 се-
кунд, в течение которых робот остаётся неподвижен.
Между раундами оператор имеет право ремонтировать своих робо-
тов, выбирать программу на исполнение, заменять элементы питания 
и прочее, что не противоречит остальным правилам.
Обнаруженное судьёй нарушение в конструкции робота может быть 
устранено в течение 3 минут, в противном случае робот дисквалифи-
цируется.

Условия победы
В каждом поединке побеждает робот, сумевший вытолкнуть соперника 
за пределы чёрной линии ринга (или робот, чей соперник сам коснулся 
любой своей частью поля вне подиума). Если по истечении минуты оба 
робота остались внутри ринга, судья определяет, есть ли изменения в 
соревновательной ситуации (сдвигаются ли роботы или, например, сцепились 
и стоят на месте). Если изменения есть, то судья может назначить 
дополнительное время 30 секунд; если нет, назначается дополнительный 
раунд. Если в дополнительном раунде ситуация повторяется, 
засчитывается ничья.

КАКОЙ ДОЛЖНА БЫТЬ КОНСТРУКЦИЯ?

Главное в роботе-сумоисте — это вес, площадь соприкосновения с поверхностью 
ринга (сцепление) и мощность моторов.
Начнём с веса. Его обеспечивают прежде всего программируемый 
модуль EV3 с аккумуляторной батареей, 
моторы и датчики. Остальной вес «добирается» за счёт 
использования элементов конструкции и запчастей. Также, 
если регламент позволяет, можно использовать сторонние 
утяжелители (гирьки, батарейки и так далее).
Робот должен быть устойчивым, а значит, иметь максимальную 
площадь соприкосновения с поверхностью 

ринга. Таким образом, мы должны сделать робота как 
можно шире, в первую очередь за счет расстояния 
между двумя большими моторами. В качестве подвижной 
базы можно использовать либо колёса, либо 
гусеницы. Гусеницы дают большее сцепление, но они 
будут проскальзывать на поверхности ринга. Для решения 
этой проблемы можно использовать канцелярские 
резинки на гусеничных звеньях. Также нужно не 
забыть, что центр тяжести должен располагаться как можно ниже, тогда 
робот будет более устойчив и перевернуть его будет очень сложно 
и даже почти невозможно.
Так как робот должен быть тяжёлым, распределить вес тоже нужно 
грамотно, правильно расположив центр тяжести. Если сместить центр 
тяжести к борту, то возрастёт нагрузка на один из двигателей, что сделает 
робота менее устойчивым, его будет легче опрокинуть. Оптимальное 
расположение центра тяжести — посередине. Однако необходимо 
позаботиться о том, чтобы робот не «провисал» под своей собственной 
тяжестью. Для этого между моторами мы должны сделать поддерживающую 
крепкую раму.
Чем больше мощность моторов, тем роботу-сумоисту проще выиграть. 
Мощность больших моторов EV3 постоянна. Как же добиться 
её изменения? Это можно сделать с помощью повышающих и понижающих 
передач. Повышающая передача позволит роботу набрать большую 
скорость до столкновения с противником, однако может вызвать 
пробуксовку на месте. Понижающая передача повысит тягу, то есть 
робот будет передвигаться медленнее, но толкать соперника сможет с 
большей силой. Мы сделаем ставку на ударную мощь робота, то есть 
реализуем повышающую передачу.
Роботу-сумоисту понадобятся как минимум два датчика: ультразвуковой, 
чтобы «видеть» соперника, и датчик цвета для контроля выезда 
за линию ринга.
Ультразвуковой датчик следует расположить на небольшой высоте от 
поверхности ринга (примерно 5–10 сантиметров) и параллельно ей.

Ультразвуковой датчик

Датчик цвета расположим вертикально — так, чтобы 
его «глазок» был направлен на поверхность ринга на 
высоте примерно 1–2 сантиметра от неё. 
Если ты располагаешь большим количеством датчиков, 
попробуй добавить в конструкцию и их, чтобы 
сделать робота, который сможет атаковать соперника не 
одним бортом, а также сможет «видеть» линию ринга 
со всех своих сторон.

КАКОЙ ДОЛЖНА БЫТЬ ПРОГРАММА?

Мы сделаем довольно простую, но при этом достаточно интеллектуальную 
программу. Робот будет поворачиваться вокруг своей оси до тех 
пор, пока не «увидит» соперника или чёрную линию ринга. В случае 
обнаружения соперника он начнёт с максимальной мощностью мото-
ров двигаться вперёд по направлению ультразвукового датчика. В слу-
чае обнаружения чёрной линии робот будет немного отъезжать от неё 
в противоположную сторону. Если 
робот «потерял из виду» соперника 
или чёрную линию, то цикл его ра-
боты возобновится, начиная с пово-
рота вокруг своей оси.

Обозначения

В тексте тебе встретятся обозначе-
ния, которые мы сейчас поясним на 
примерах.
1. Балка 7-модульная, или балка 
№ 7 — это балка с семью отверстиями.
2. 3-модульный штифт — штифт, 
длина которого равна длине балки 
№ 3.
3. Ось 5-модульная, или ось № 5 — 
ось, длина которой равна длине бал-
ки № 5.

Оборудование:

• Базовый набор LEGO® MINDSTORMS® 

Education EV3.

• Ресурсный набор LEGO® MINDSTORMS® 

Education EV3.

• Компьютер 
(минимальные 
системные 

требования): Windows XP, Vista, Win-

dows 8 (за исключением METRO), Win-

dows 10 (32/64 бит), оперативная память 

не менее 1 Гб, процессор — 1,6 ГГц 

(или быстрее), разрешение экрана — 

1024 600, свободное место на диске — 

5 Гб, выход в Интернет.

• Программное обеспечение LEGO® MIND -

STORMS® Education EV3 (LME-EV3).

Датчик цвета