Олимпиада по программированию мобильного робота. Задачей является ориентация робота в городе. У робота есть карта города и цель, куда ему нужно добраться. Отличительная черта в том, что робот заранее не знает, где он находится, у него есть только карта и точка финиша на карте. А также для участия не нужно приобретения никакой электроники и механики. Для того чтобы принять участие, необходим только компьютер и желание.

Прообразом для данной олимпиады послужил беспилотный автомобиль Google. Более того олимпиада проходит на языке Python.

Робот попадает в случайную точку и получает данные с виртуальных датчиков, затем делает ход. Чем больше ходов, тем больше данных, чтобы найти себя по карте города. Тот робот, кто за меньшее число ходов доберётся до точки цели, тот и победил.

Python - это язык программирования общего назначения, распространяемый с открытыми исходными текстами (Open source). Он оптимизирован для создания качественного программного обеспечения, высокой производительности труда разработчиков, переносимости программ и интеграции компонентов. Язык Python используется сотнями тысяч разработчиков по всему миру в таких областях, как создание веб-сценариев, системное программирование, создание пользовательских интерфейсов, настройка программных продуктов под пользователя, численное программирование и в других. Как считают многие, один из самых используемых языков программирования в мире.

Условия участия:

- Команда должна быть от высшего учебного учреждения

- Участие бесплатное

- Необходимо зарегистрироваться, послав заполненную заявку на адрес RobofestSSAU@yandex.ru

- Просьба в теме письма указывать «Олимпиада» и «Заявка», чтобы ваши заявки оперативно обрабатывались. Также по прошествию пары дней просим вас убедится в том, что ваша команда появилась на этой странице. А также перепроверить данные о команде, правильность ФИО участников и название учебного учреждения.

Сроки:

- Промежуточный этап пройдет 25 октября, где будут проведены предварительные испытания программ-роботов. До этого срока необходимо выслать свою программу-робота, на адрес RobofestSSAU@yandex.ru в теме письма указать «Олимпиада»

- Финальный очный тур состоится 14 ноября на II Областном турнире мобильных роботов.

Свои вопросы Вы можете присылать на e-mail: RobofestSSAU@yandex.ru с пометкой "Олимпиада".

С чего начать?

Итак, вы решили участвовать. Мы уже рады за вас, потому что это действительно увлекательно разбираться в таких актуальных и сложных задачах.

Во-первых, что же такое Python и с чем его едят?

Основы Python в кратком изложении:

1) Основы Python в кратком изложении

2) Основы Python — кратко. Строки.

3) Основы Python — кратко. Часть 3. Списки, кортежи, файлы.

4) Основы Python — кратко. Часть 4. Генераторы списков

5) Основы Python — кратко. Часть 5. Определение функций, основы.

6) Основы Python — кратко. Часть 6. Расширенное определение функций.

А также этот ресурс, для тех кто не боится английского.

Далее скачиваем соответствующий дистрибутив для Windows и устанавливаем его. Мы использовали в своей олимпиаде Python 3.3.2. Те участники, которые имеют Linux в качестве своей операционной системы, скорее всего смогут сами разобраться и с тем как его установить на Linux и с самим Python.

В меню Пуск/Все программы появится папка с Python 3.3 как на следующей картинке:

Далее запускаем выделенный на картинке IDLE (Python GUI), появится следующее окно:

Проверим работоспособность:

Measurement - это переменная типа словарь, это означает, что к каждому элементу можно обратиться по названию ячейки.

В данном случае мы получили измерение Measurement, со стороны правого датчика дорога, сверху, снизу и слева - красный дом.

Задание для олимпиады

Рассмотрим задание олимпиады на примере её решения.

Скачиваем у нас этот пример. Распаковываем и открываем Judge.py следующим образом (Edit with IDLE):

Открылся IDLE, по сути текстовый блокнот с подсветкой:

Чтобы запустить пример, выберите пункт меню Run/Run Module или нажмите F5:

В этот раз робот-программа справился за 141 шаг:

Ваше решение содержится только в файле RobotSolution.py. JudgeInit.py и Judge.py необходимы для проверки вашего кода. Если он пройдет проверку Judge.py, то запуститься и у нас.

В чем же заключается задача робота?

Мир, в котором робот ищет финиш, выглядит так:

Но робот его видит по-своему:

Перед каждым ходом робот получает информацию со своих четырех датчиков, которые расположены с четырех сторон робота. Давайте условимся следующим образом: если смотреть на мир сверху (как на картинке), то робот имеет датчики, которые считывают мир сверху, слева, снизу и справа. Теперь мы одинаково понимаем слова "сверху", "снизу", "слева" и "справа".

Ваша задача будет состоять в том, чтобы, имея карту мира, прийти к финишу за как можно меньшее количество шагов. Причем учтите, что сам мир и начальная позиция робота будут отличаться от данного примера на оценочном этапе и финальном туре. Поэтому просим вас стремиться к универсальности алгоритма.

Механизм передачи информации на датчики робота ('up', 'left', 'down', 'right', 'red', 'white', 'road', 'finish'), так же как и исполнительные команды ('up', 'left', 'down', 'right', 'red') не будут меняться ни в коем случае.

И еще одно. Код вашего решения содержится только в файле RobotSolution.py. JudgeInit.py и Judge.py необходимы для проверки вашего кода. Если он пройдет проверку Judge.py, то запуститься и у нас.

В дальнейшем, просим вас присылать только RobotSolution.py на почту RobofestSSAU@yandex.ru с пометкой «Олимпиада» и названием команды.

Так как же все-таки сделать моего робота?

Хорошо, давайте разберем этот вопрос поподробней.

Скачиваем наш пример.

Ваше решение содержится только в файле RobotSolution.py. В дальнейшем присылайте только этот файл. Judge.py и JudgeInit.py - необходимы для отладки вашего кода. Если запустится без ошибок у вас, то и у нас тоже все будет без проблем.

Чтобы разобраться как система проверки работает открываем Judge.py с помощью редактора IDLE. И запускаем нашу программу (F5), тем самым запуская процесс проверки алгоритма робота.

В том примере, что вы скачали алгоритм нахождения финиша случайный.

Проверка алгоритма робота со стороны Судьи (Judge.py):

Сначала инициализация судьи и мира, в котором робот будет ориентироваться:

#Judje side, Goal
import JudgeInit
GetMeasurement=JudgeInit.GetMeasurement
SendMovement=JudgeInit.SendMovement
World=JudgeInit.World

Затем импортируются только две функции из вашего решения RobotSolution.py: RobotMove и RobotSense.

#Robot side, Solution
import RobotSolution
RobotMove = RobotSolution.RobotMove
RobotSense = RobotSolution.RobotSense

И начинается проверка вашего алгоритма с подсчетом ходов:

#Judje side, Check the Solution
i=0
while not JudgeInit.IsFinished:
    RobotSense(GetMeasurement())
    RobotMove()
    i+=1
    if i>=1000:
        JudgeInit.IsFinished=True
        print('Solution exceeded 1000 times of steps')
print ('Count of steps:', i)

Обратите внимание, что каждую итерацию цикла с вашему алгоритму выдают новые измерения с датчиков - RobotSense(GetMeasurement()), выполняется ваша команда - RobotMove().

Опрос вашего алгоритма заканчивается тогда, когда робот достиг финиша или, если сказать по-другому, клетки 'finish'.

Переписываем решение (RobotSolution.py):

Содержимое RobotSolution.py:

#Robot side, Solution
from JudgeInit import SendMovement
from JudgeInit import World
Step=''
LastMeasurement = ['','','','']
from random import randint
def RobotMove():
    global Step
    randvar=randint(0,3)
    #print ('random=',randvar)
    if randvar==0:
        Step='left'
    elif randvar==1:
        Step='right'
    elif randvar==2:
        Step='up'
    else:
        Step='down'
    print (SendMovement(Step))# You can use RobotMove() without print, like this
    #SendMovement(Step)
def RobotSense(Measurement):
    global World
    global LastMeasurement
    global Step
    #print (World)
    LastMeasurement=Measurement
    #Paste here your code of robot
    #print ('Robot measures:',LastMeasurement)
    #print ('Robot measures from up sensor:',LastMeasurement['up'])
    #print ('Robot measures from left sensor:',LastMeasurement['left'])
    #print ('Robot measures from right sensor:',LastMeasurement['right'])
    #print ('Robot measures from down sensor:',LastMeasurement['down'])
    pass

Сейчас робот даже не анализирует полученные с датчиков данные, а лишь случайно выбирает сторону в какую идти. Причем, не важно, дорога там или дом.

Давайте исправим это.

#Robot side, Solution
from JudgeInit import SendMovement
from JudgeInit import World
Step=''
LastMeasurement = ['','','','']
from random import randint
def RobotMove():
    global Step
    print (SendMovement(Step))# You can use RobotMove() without print, like this
    #SendMovement(Step)
def RobotSense(Measurement):
    global World
    global LastMeasurement
    global Step
    #print (World)
    LastMeasurement=Measurement
    WhereTo=[]
    for Direction in LastMeasurement:
        if LastMeasurement[Direction]=='road' or LastMeasurement[Direction]=='finish':
            WhereTo.append(Direction)
    # Now, in List 'WhereTo' we have all directions where to we can go       
    randvar=randint(0,len(WhereTo)-1)
    if randvar==0:
        Step=WhereTo[0]
    elif randvar==1:
        Step=WhereTo[1]
    elif randvar==2:
        Step=WhereTo[2]
    else:
        Step=WhereTo[3]
    pass

Затем необходимо проверить наше новое решение с помощью Judge.py:

Данный алгоритм уже на порядок быстрее предыдущего.

Также обратите внимание, что вам доступна вся карта мира:

...
from JudgeInit import World
...
def RobotSense(Measurement):
    global World
    global LastMeasurement
    global Step
    #print (World) # Пользуйтесь доступной картой для нахождения своего местоположения
...

Второй пример доступен по этой ссылке.

Пользуйтесь доступной для вас картой мира для нахождения своего местоположения по данным с датчиков. В этом и заключается "изюминка" данной олимпиады.

И лишь после успешной проверки, получившийся RobotSolution.py отправляем на адрес RobofestSSAU@yandex.ru с пометкой «Олимпиада» и названием команды.

И еще одно: не пытайтесь импортировать переменную RobotPosition в RobotSolution.py, т.к. переменная с текущим положением робота все равно будет называться по-другому.

Удачи вам!