Freescale Race Challenge – soutěž samořídících autíček na autodráhu

úkolem je postavit a naprogramovat auto na autodráhu, které zajede nejkratší čas na 10+10 okruhů na neznámé trati.

aktuálně:    Výsledky z československého finále závodu „Freescale Race Challenge 2010″

FRC2010: Country Final – CZ&SK – Výsledková listina Vladimír Černý a Břetislav Bakala (exSOČkaři) získali 1. umístění

Video ze závodu 1 Video ze závodu 2 Video ze závodu 2 Video ze závodu 4 Video ze závodu 5

několik technických zajímavostí:        video MC33931.pdf praktická elektronika :-)
Vladimír Černý a Břetislav Bakala (exSOČkaři) získali ve školním kole dost pěkné 3. umístění, přestože je-li nejrychleji a postupují do národní

Video ze závodu Výsledková listina

Freescale Semiconductor ČR, s podporou Faro – česká autodráha, pořádají pro studenty elektrotechnických vysokých škol u nás, na Slovensku a v Polsku soutěž, která vdechne mezi vývojáře mikroprocesorových aplikací závodní atmosféru. Úkolem zúčastněných studentů bude postavit auto na autodráhu, které zajede nejkratší čas na 10+10 okruhů na neznámé trati.

Toto auto však nebude nikdo řídit – bude se řídit samo. Během prvního okruhu musí jet opatrne a trať si „ošahat“. Až rozpozná, že už jede druhý okruh, může podle předchozího mapování trati již očekávat, kdy přijde jaká zatáčka a kdy naopak rovinka.

V napájecích kolejnicích je stabilní napětí 12V, auto si samo řídí rychlost. Mapování trati je založeno na použití akcelerometru, který meří odstředivou sílu působící na auto v zatáčkách.

Co se elektroniky týče, kromě několika diskrétních součástek, k řízení auta stačí mikrokontrolér, integrovaný můstek pro řízení stejnosměrného motoru a zmiňovaný akcelerometr. Je vhodné přidat paměť EEPROM pro zapisování dat během jízdy a jejich pozdější analýzu na PC. Nejsou však kladeny žádné prekážky proti použití kamer nebo jiných senzorů, bezdrátového monitorování, atd. Závodní auto to však musí všechno uvézt.

Řízení auta, které jede ve vodící drážce a stačí jej ovládat pouze změnami napětí na motorku, se může zdát jednoduché v porovnání např. s roboty na čtyřech kolech, které sledují čáru nebou hledají cestu z bludiště. Na druhou stranu, je zde určitá míra neurčitosti, jako jsou smyky více či méně opotřebovaných kol, nebo vibrace motorku ovlivňující měření odstředivé síly. Podle zkušeností získaných při vývoji prototypu samořídícího auta se jeví, že celková komplexnost této úlohy je přiměřená pro vysokoškolské studenty a zkušenosti s mikrokontrolery nejsou to rozhodující. K ovládání autíčka stačí poměrně jednoduchý procesor, který zvládne každý. K úspěchu v souteži je však potřeba také znát alespoň základy zpracování signálů, a hlavně prokázat dobré analytické myšlení. Způsobů, jak extrahovat informace o neznámé trati, a jak je použít pro řízení auta, je obrovské množství a kreativita šikovných studentů se zde může projevit širokou měrou.

Organizace:

Organizátorem souteže je Freescale Semiconductor ČR, Rožnov pod Radhoštěm. Partnerem je firma FARO – česká autodráha. S organizací na lokální úrovni pomáhají university:

  • Vysoké učení technické v Brně
  • Žilinská universita
  • Technická univerzita Ostrava
  • AGH University of Science and Technology, Krakow, Polsko
  • Slovenská technická univerzita v Bratislave

Podpora

Freescale a Faro přichází s širokou podporou pro soutěžící a zúčastněné university. Připraveny jsou dva balíčky podpory.

Balíček podpory pro každého účastníka obsahuje:

  • standardní auto na autodráhu Faro FAVORIT
  • tištený spoj
  • součástky k jeho osazení (kromě rezistorů a kondenzátorů)
    • mikrokontroler S08JM32
    • akcelerometr MMA7361
    • integrovaný H-můstek MCZ33887
    • seriová EEPROM 24AA512
    • diody, stabilizátory, logika, krystal
  • programátor a debugger OpenSourceBDM pro procesory S08
  • CD obsahující:
    • vývojové nástroje
    • dokumentace ke všem dodaným součástkám
    • návrh plošného spoje v Eaglu
    • vzorová aplikace ukazující, jak číst z akcelerometru, jak ovládat motor, jak komunikovat s EEPROM, ovládat LED, atd.
    • popis, jak postavit auto, naprogramovat vzorovou aplikaci do mikrokontroleru, rozjet na dráze, a naměřená data z jízdy nahrát do PC

Expanzní konektor na plošném spoji umožňuje rošířit tuto referencní hardwarovou platformu o další prvky podle speciálních potřeb vývojáře.

Použitý 8bitový procesor S08JM patří do rodiny Flexis a existuje k němu „větší dvojče“ MCF51JM – ve stejném pouzdře, se stejným obsazením pinů a se stejnými periferiemi, ale s 32bitovým jádrem ColdFire a větším paměťovým prostorem. Vývojáři složitých sofistikovaných algoritmů tak mají dveře otevřené.

Balíček podpory pro každou universitu obsahuje:

  • velkou sadu autodráhových dílů pro sestavení různých testovacích okruhů
  • časomíru
    • speciálně upravený díl s optickými snímači a USB konektorem
    • grafickým rozhraním na PC

Stejná časomíra bude použita i při finálových závodech.

Vetšina studentů českou autodráhu z dětství dobře zná. Proto jsme také vybrali značku FARO pro tuto soutěž. Mnozí si budou moci i doma postavit testovací okruh.

Závody a ceny

Finálové závody se uskuteční na dvou úrovních. Nejprve se pojedou univerzitní finále na každé vysoké škole zvlášt. První tři z každé univerzity postoupí do velkého meziuniverzitního finále. Budou pozvání na dvoudenní akci v Rožnově pod Radhoštěm. Celkový vítěz si odnese peněžitou cenu 600 Euro. Každý soutěžící, který závod dojede, si nějakou cenu odnese (a možná i ti, co nedojedou :-).

Pravidla souteže

Pravidla souteže jsou rozdělena do tří částí:

  1. pravidla samotného závodění
  2. vlastnosti dráhy
  3. předpisy pro auta

Pravidla závodění popisují, že závodí každý zvlášť na čas. V prvním kole se jezdí 10 okruhů v pravé dráze, ve druhém kole 10 okruhů v levé dráze. Součet časů obou kol určuje výsledné pořadí.

Základní vlastností závodní dráhy je, že dráha je až do začátku závodu všem soutěžícím neznámá. Ví pouze tolik, že její délka je v rozsahu 10 až 16 metrů, je složena pouze ze specifikovaných dílu od výrobce FARO (rovinky a zatáčky 2 poloměrů) a pro jednoduchost neobsahuje žádná křížení.

Smyslem předpisů pro závodní auta je zaměřit studenty více na vývoj inteligence auta – samořídícího algoritmu, než na mechanická vylepšení. Díky podpoře od Faro dostanou všichni účastníci stejné auto FAVORIT a pravidla předepisují jeho použití. Těsně před závodem dostanou nové (a opět všichni stejné) gumy. Přítlačné magnety, stejne jako bezdrátová dálková ovládání, jsou zakázány. Na autě může být pouze jeden přepínač umožňující výběr jednoho ze dvou módů. Jeho využití je na studentech.

Časový harmonogram

Soutěž začíná na přelomu října a listopadu 2008 a vrcholí v dubnu 2009. Po vyhlášení soutěže na jednotlivých univerzitách a registraci účastníků proběhne koncem listopadu distribuce balíčků podpory. Následuje asi 4 měsíční fáze pro vývoj. V týdnu od 23. března 2009 proběhnou univerzitní finále na všech zúčastněných univerzitách: v pondělí v Brně, v úterý v Žilině, ve středu v Ostravě a ve čtvrtek v Krakowě. O měsíc pozdeji, 24. a 25. dubna 2009, se bude konat velké finále v Rožnově pod Radhoštěm.

Časová osa soutěže
Časová osa soutěže

Registrace

Registrace byla k 12.11.2008 ukončena po naplnění maximálního stavusoutěžících

Soutěžit mohou jednotlivci i týmy. Pro první ročník této soutěže je stanoven maximální počet 50 účastníků ze všech čtyř univerzit dohromady.

Závěr

Soutěž by měla atraktivním způsobem vtáhnout studenty do řešení praktických problémů řízení a programování inteligentních algoritmů v reálném prostředí. Díky poskytnutým prostředkům se mohou rychle dostat k vývoji samotného inteligentního algoritmu, jehož promyšlenost bude rozhodovat o vítězství.

Závodníci potřebují postřeh a přesnost.
Tady vyhrává prozíravost, tvořivost a trocha zručnosti!

Download & Odkazy