P
pro·school.ru
Каталог школ
🤖 ВсОШ · Заключительный этап · 2023/2024

Олимпиада по робототехнике 9 классзаключительный этап ВсОШ 2023/2024: задания и ответы

Официальный комплект заключительного этапа Всероссийской олимпиады школьников по робототехнике для 9 класса (2023/2024 учебный год). Задания и решения с критериями оценивания — скачайте PDF или прорешайте онлайн по тексту ниже.

Просмотр PDF: Задания — теор.Открыть в новой вкладке ↗

Задания — текст для прорешивания

Текст извлечён из официального PDF автоматически: формулы, таблицы и рисунки могут отображаться неточно — сверяйтесь с документом выше.

Задания — теор.

ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ПО ТЕХНОЛОГИИ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ТУР

9 класс Профиль «Робототехника» Уважаемый участник олимпиады! Вам предстоит выполнить теоретические и тестовые задания. Время выполнения заданий теоретического тура 150 минут. Выполнение тестовых заданий целесообразно организовать следующим образом:  не спеша, внимательно прочитайте тестовое задание;  определите, какой из предложенных вариантов ответа наиболее верный и полный;  напишите букву, соответствующую выбранному Вами ответу;  продолжайте, таким образом, работу до завершения выполнения тестовых заданий;  после выполнения всех предложенных заданий еще раз удостоверьтесь в правильности ваших ответов;  если потребуется корректировка выбранного Вами варианта ответа, то неправильный вариант ответа зачеркните крестиком, и рядом напишите новый. Выполнение теоретических (письменных, творческих) заданий целесообразно организовать следующим образом:  не спеша, внимательно прочитайте задание и определите, наиболее верный и полный ответ;  отвечая на теоретический вопрос, обдумайте и сформулируйте конкретный ответ только на поставленный вопрос;  если Вы выполняете задание, связанное с заполнением таблицы или схемы, не старайтесь детализировать информацию, вписывайте только те сведения или данные, которые указаны в вопросе;  особое внимание обратите на задания, в выполнении которых требуется выразить Ваше мнение с учетом анализа ситуации или поставленной проблемы. Внимательно и вдумчиво определите смысл вопроса и логику ответа (последовательность и точность изложения). Отвечая на вопрос, предлагайте свой вариант решения проблемы, при этом ответ должен быть кратким, но содержать необходимую информацию;  после выполнения всех предложенных заданий еще раз удостоверьтесь в правильности выбранных Вами ответов и решений. Предупреждаем Вас, что:  при оценке тестовых заданий, где необходимо определить один правильный ответ, 0 баллов выставляется за неверный ответ и в случае, если участником отмечены несколько ответов (в том числе правильный), или все ответы;  при оценке тестовых заданий, где необходимо определить все правильные ответы, 0 баллов выставляется, если участником отмечены неверные ответы, большее количество ответов, чем предусмотрено в задании (в том числе правильные ответы) или все ответы. Задание теоретического тура считается выполненным, если Вы вовремя сдаете его членам жюри. Максимальная оценка – 25 баллов. 1

Общая часть 1. Представьте, что Вы выполняете сложный технологический проект и Вам нужно посчитать энергозатраты при его серийном производстве. Условия следующие: 1 кВт/ч электроэнергии стоит 5,54 руб.  Лазерно-гравировальный станок имеет энергопотребление 400 Вт в час и выжигает лицевую панель 30 минут.  3D принтер работает 3 часа, печатая основной корпус, потребляя 200 Вт за один час.  Паяльная станция имеет энергопотребление 100 Вт за один час и работает ровно один час при пайке схемы.  Компьютер используется 10 минут при прошивке микроконтроллера и имеет энергопотребление 600 Вт в час. Какую сумму денежных средств необходимо заложить в раздел «Энергозатраты на выполнение всех операций при производстве одной серийной единицы изделия»? Ответ дайте в рублях. В ответе запишите целое число. 2. В неисправном электроприборе произошло короткое замыкание. Какое защитное устройство отключит питание? а. – устройство дифференциального тока (УДТ) с номинальным током утечки 30 мА б. – автоматический выключатель С16 в. – автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока (АВДТ) С25 с номинальным током утечки 100 мА, установленный на вводе г. – ничего из вышеперечисленного д. – всё из вышеперечисленного 3. Впишите во второй столбик наименования отраслей человеческой деятельности, к которым относятся указанные профессии. Профессии

Отрасли человеческой деятельности 1–

проектировщик доступной среды; архитектор энергонулевых домов; управляющий жизненным циклом городских объектов молекулярный диетолог; клинический биоинформатик; 2 – фармакологический эколог проектировщик дирижаблей; регулировщик дронов; 3– разработчик интеллектуальных диспетчерских систем 2

4. Поставьте правильное соответствие между изобретением, его автором и годом, когда оно было сделано, указав в таблице арабскую и римскую цифры: А

Александр Белл

Радио

1960 г.

Томас Эдисон

Лазер

II

1876 г.

Теодор Нейман

Телефон

III

1895 г.

Александр Попов

Электрическая лампочка IV

1879 г.

5. Соотнесите названия аксонометрических проекций с их изображением.

а 1. Прямоугольная изометрическая проекция

2. Косоугольная фронтальная диметрическая проекция Специальная часть 6. Манипуляторы представляют собой многозвенные механизмы, соединённые друг с другом шарнирными или телескопическими элементами, обеспечивающими возвратно-поступательные или вращательные движения. Универсальность манипулятора оценивается его способностью перемещаться в пространстве. С помощью кинематических схем показывают, как происходит передача движения между элементами манипулятора. Звенья и кинематические пары показывают на кинематических схемах с помощью условных обозначений (см. таблицу 1). Таблица 1. Условные обозначения для кинематических схем Элемент

Эскиз

Звено (стержень)

Неподвижное закрепление звена Поступательная кинематическая пара Вращательная кинематическая пара Рабочий орган манипулятора (схват) Рассмотрите приведённые кинематические схемы (рис. 1).

Рисунок 1. Кинематические схемы. 6.1. Определите, какую форму имеет рабочая область манипулятора, кинематическая схема которого представлена на рисунке Б? Выберите из предложенных вариантов один. А) Отрезок; Б) Сектор шара; В) Сектор круга; Г) Сектор конуса; Д) Прямоугольник; 4

Е) Дуга окружности; Ж) Прямоугольный параллелепипед; З) Сектор прямого полого цилиндра; И) Сектор прямого сплошного цилиндра. 6.2. Среди приведённых кинематических схем манипуляторов укажите ту, на которой представлен манипулятор, у которого рабочая зона имеет ту же форму, что и у манипулятора, изображённого на схеме Д. 6.3. Среди предложенных кинематических схем манипуляторов укажите те, рабочая область которых может представлять собой сектор прямого сплошного цилиндра при подходящих параметрах элементов. В ответ запишите последовательность заглавных букв по алфавиту без разделителей и пробелов, например, АБВГДЕЖЗИК. 6.4. Рассмотрите предложенную кинематическую схему №1 (рис. 2).

Рисунок 2. Кинематическая схема №1. Определите объем рабочей области манипулятора, изображённого на данной схеме. Параметры, необходимые для расчёта, возьмите из таблицы 2. Хват размещен непосредственно на кинематической паре. Таблица 2. Параметры для расчета а 160 см

в 1,4 м

с 1 дм

Ф 270°

π 3,14

Ответ дайте в кубических дециметрах, приведя результат с точностью до целых. В ответ запишите только число. Округление стоит производить только при получении финального ответа. Ответы: 6.1) Д (вес 0,5 б.) 6.2) А (вес 1 б.) 6.3) ЗИ (вес 1 б.) 6.4) (вес 2 б.) 7. Робот оснащён двумя отдельно управляемыми колёсами, радиус каждого из колёс робота равен 5 см. Левым колесом управляет мотор А, правым колесом управляет мотор В (см. рис. 3).

Рисунок 3. Схема робота. Колёса напрямую подсоединены к моторам. Маркер закреплён посередине между колёс. Ширина колеи робота равна 30 см. Моторы на роботе установлены так, что если обе оси повернутся на 10°, то робот проедет прямо вперёд. При расчётах примите π≈3,14. Округление стоит производить только при получении финального ответа. На роботе запустили программу. В начале работы программы энкодеры моторов были обнулены. Дальнейшее изменение показаний энкодеров показано на диаграммах (рис. 4 и рис. 5):

Рисунок 4. Диаграмма показаний энкодера мотора А.

Рисунок 5. Диаграмма показаний энкодера мотора В. По горизонтали отложены время в секундах. Значения на диаграмме даны в градусах. Если между измерениями показания энкодеров менялись, то они менялись равномерно. 7.1. Определите отрезок времени, когда робот совершал второй проезд прямо. Ответ дайте в формате «А,В» без кавычек, где А – время начала, а В - время конца, например, с 1 по 2 секунду можно записать как 1,2. 7.2. Определите, какое движение робот совершал с 15 по 20 секунду. Если робот совершает поворот, то направление поворота определяется относительно его направления вперёд. Выберите из предложенных вариантов. А) Робот не двигался; Б) Проезд прямо назад; В) Проезд прямо вперёд; Г) Танковый поворот налево; Д) Танковый поворот направо; 7

Е) Поворот вокруг колеса А налево; Ж) Поворот вокруг колеса В налево; З) Поворот вокруг колеса А направо; И) Поворот вокруг колеса В направо. 7.3. Определите градусную меру угла, на которую повернулся робот при первом танковом развороте. Ответ дайте в градусах, приведя результат с точностью до целых. 7.4. Определите длину линии, которую робот начертил при третьем проезде прямо. Ответ дайте в сантиметрах с точностью до целых. 7.5. Определите длину линии, которую робот начертил с 30 с по 35 с. Ответ дайте в сантиметрах с точностью до целых. 7.6. Определите площадь фигуры, которую начертил робот за всё время выполнения программы. Ответ дайте в квадратных дециметрах, приведя результат с точностью до целых. Ответы: 7.1) 10,15 (вес 0,5 б.) 7.2) Е (вес 0,5 б.) 7.3) 90° (вес 0,5 б.) 7.4) 63 см (вес 0,5 б.) 7.5) 47 см (вес 0,5 б.) 7.6) 39 (вес 1 б.)

8. В Политехническом музее в Москве можно увидеть в качестве экспоната робота-экскурсовода по имени Сепулька, который был изготовлен в 1962 году советскими инженерами опытно‑ экспериментальной фабрики наглядных пособий и демонстрационной аппаратуры общества «Знание» (рис. 6). Корпус робота состоит из пластмассовой трубы, сверху которой находится “голова” - большой шар с антенной.

Рисунок 6. Робот экскурсовод в Политехническом музее. Москва, 1969 г. Сепулька транслировал рассказ экскурсовода - звук, заранее записанный на магнитную ленту. Для управления Сепулькой применялся специальный радиопульт. Робот питался от аккумуляторов НКН-10, расположенных в средней части туловища. Сепулька имитировал ходьбу при помощи пластиковых колпаков-ботинок, которыми прикрыты колеса, приводимые в движение электромоторами. Габаритные размеры Сепульки - 700×500×1750 мм, масса - 49 кг. 8.1. Представим, что Вам поручено модернизировать робота, а именно, подобрать для него два новых двигателя, исходя из следующих условий: - мобильная платформа имеет двухмоторный дифференциальный привод, - диаметр каждого из двух ведущих колес составит 10 см, - шины резиновые, - скорость движения робота не менее 0,25 м/с, - вес робота при модернизации уменьшится на 19 кг. Произведите необходимые расчеты технических характеристик двигателей, а именно, скорости вращения (об/мин) и крутящего момента (кгс·см). Вычислите минимально возможные целые значения данных характеристик для того, чтобы Сепулька мог сдвинуться с места и начать движение. 9

В ответе укажите два числа через запятую: первое число – минимально возможное значение скорости вращения двигателя, второе число – необходимый крутящий момент. Коэффициент трения покоя примите равным 0,6. 8.2. Представим, что в ходе модернизации на робота были добавлены лазерные датчики расстояния, но в музее есть зал со стеклянными стенами, расстояние до которых датчики не могут обнаружить. Вам поручено написать алгоритм локализации Сепульки в этом зале, но для начала Вы решили рассмотреть частный случай. Вам известны координаты расположения двух экспонатов в этом зале: X1=400; Y1=300, X2=X1; Y2=150 (рис. 7).

Рисунок 7. Робот и экспонаты в зале.

С помощью дальномеров робот измерил расстояния до экспонатов: m=250, n=200. Ваша задача определить координаты робота в этом зале. Ответ округлить до целых. Ответ записать в виде: (X; Y). Считать X<X1. 8.3. Представим, что электроника и механика робота была модернизирована, осталось подобрать аккумулятор, так как существующий НКН-10 устарел и выработал свой ресурс. В техническом здании сказано: «автономный источник питания должен состоять из параллельных цепей, 10

состоящих из последовательно соединенных Li-ion элементов питания типоразмера 18650». Емкость каждого из элементов питания, доступных Вам – 3200 мАч. Вам необходимо подобрать минимально необходимую конфигурацию (критерий минимальности определяется по количеству элементов питания) сборки элементов питания для функционирования робота - проведения экскурсии в течение 1,5 часов. Элементы питания можно подключать как последовательно, так и параллельно. Моторы питаются напрямую от автономного источника питания. Принять КПД всех понижающих преобразователей напряжения = 100%, повышающих преобразователей в роботе не используется. Ответ указать в формате: nSmP, где n – количество элементов питания, подключенных последовательно в цепи, а m – число параллельных цепей. Потребление и рабочие напряжения компонентов указаны в таблице 3. Таблица 3. Потребление и рабочие напряжения компонентов Рабочее Наименование

напряжение (В)

Потребляемый ток

Количество

Максимальное

(мА)

(шт)

6000

напряжение (В) Двигатель

15 22

Речевая установка

10

4500

Одноплатный компьютер

3,3

2500

Датчики расстояния

60

Светодиодная подсветка

3000

Ответы: 8.1) 48,45 (вес 2 б.) или 48,46 (вес 2 б.) 8.2) (200; 150) (вес 1 б.) 8.3) 5S7P (вес 1 б.)

9. На выставке современного кибернетического искусства Никитой был представлен новый сверхбыстрый робот-художник. Посетителям выставки был предложен интерактивный аттракцион. На сенсорном экране следовало нарисовать скорости левого и правого колес как функцию времени. После 11

чего они могли насладится замечательными траекториями, которые нарисовал робот. В качестве сувенира участникам аттракциона планировалось отдать графики скоростей колес и траекторию, однако файлы перепутались, и Никита должен вручную сопоставить соответствующие графики. Помогите ему это сделать. Робот представляет из себя двухколесную тележку с радиусом колес (WheelRadius) 5 см и шириной базы (TrackWidth) 20 см (рис. 8).

Рисунок 8. Двухколесная тележка. 9.1. В левом столбце таблицы 4 представлены графики угловых скоростей в радианах в секунду в зависимости от времени в секундах. В правом столбце представлены траектории движения робота. Необходимо сопоставить графики скоростей с траекториями. Ответ представьте в виде А1Б2В3Д4. Таблица 4. Графики угловых скоростей и траектории движения роботов А

12

2 В

Ответы: 9.1) А3Б1В4Г2 (вес 2 б.)

13

10.При полёте беспилотник определяет свое местоположение в некоторой навигационной системе. При запросе координат беспилотник получает массив из трех значений: (xд; yд; t), где x,y - координаты дрона, t - глобальное время. Цена деления в данной декартовой системе координат равна 1 км. 10.1. Какова скорость квадрокоптера (км/ч), если при первом запросе координат беспилотник получил следующий пакет данных: (10; 45; 11:25:00), а при втором запросе: (18; 51; 11:40:00)? Ответ округлить до ближайшего целого. 10.2. Каково будет местоположение квадрокоптера (x; y), если его начальные координаты равны (9.00; 7.00) км, он движется в плоскости x,y под углом 45 градусов к оси OX (увеличение обеих координат), со скоростью v = 45 км/ч в течении времени t = 4 мин? Ответ дать с точностью до десятков метров. Ответы: 10.1) 40 (вес 1 б.) 10.2) (11,12; 9,12) (вес 1 б.)

11.Трёхстепенной манипулятор располагается в вертикальной плоскости. Одно из требований к данному манипулятору – возможность удерживать груз массой M=5кг на конце последнего плеча, находясь в положении, представленном на рисунке 9. Каждый из приводов располагается в начале соответствующего ему плеча. Ось вращения первого привода параллельна направлению ускорения свободного падения. Оси вращения остальных приводов перпендикулярны плоскости рисунка. Приводы пронумерованы от 1 до 2 – от основания манипулятора к грузу. Длины плеч манипулятора и углы поворота приводов в заданном положении манипулятора представлены в таблице 5. Считайте, что массы плеч равномерно распределены по их длине. Ускорение свободного падения g=10 м/c2. Считайте, что потребление тока приводом пропорционально развиваемому им моменту.

14

Рисунок 9. Заданное положение манипулятора. Таблица 5. Характеристики положений манипулятора Длины плеч, м Массы плеч, кг Углы поворота приводов, градусы L1 1 m1 10 L2 1,5 m2 15 α2 45 L3 2 m3 10 α3 30 11.1. Из таблицы 6 подберите такие приводы для манипулятора, чтобы он мог удерживать груз потребляя минимально возможное количество тока . В ответ запишите номер выбранных приводов через запятую, в порядке от первого к третьему. Если для какого-то привода подходит любой из предложенных вариантов, в ответе на его месте укажите цифру 0. Таблица 6. Характеристики приводов Номер Максимальный Максимальное привода момент, Н*м потребление тока, А 1 50 3 2 200 11 3 120 6 4 650 40 5 300 15

Масса, кг 5 20 12 65 30

11.2. На основании выбранных в предыдущем пункте приводов, из таблицы 6 выберите подходящий источник питания минимальной 15

мощности для этого манипулятора. В ответ запишите номер выбранного источника питания. Таблица 6. Источники питания Номер источника 1 2 3 4 5

Максимальный ток 15 10 70 30 50

Ответы: 11.1) 0,4,2 (вес 2,5 б.) 11.2) 5 (вес 1,5 б.)

16

Задания — прак.

Практическое задание для проведения заключительного этапа Всероссийской олимпиады школьников по технологии 2023 / 2024 года Робототехника, 9 класс Навигация роботов и перемещение объектов Материальное обеспечение Макетная плата не менее 170 точек (плата прототипирования) и Arduino совместимая плата расширения (шилд) для подключения датчиков и сервопривода Шасси для робота в сборе, включающее:  платформу произвольной формы с отверстиями для крепления компонентов, вертикальная проекция которой не выходит за пределы окружности диаметром до 250 мм, но не менее 200 мм;  два коллекторных электродвигателя с металлическими редукторами, инкрементными энкодерами, припаянными проводами и следующими характеристиками: ◦ максимальный ток (ток остановки) не превышает 2А; ◦ номинальное напряжение 12 В; ◦ крутящий момент обеспечивает старт платформы на 30% мощности; ◦ диаметр 25±5 мм; ◦ максимальная угловая скорость на валу обеспечивает движение платформы со скоростью от 0,4 до 0,85 м/с, исходя из диаметра колёс;  два комплекта креплений для двигателей;  два колеса диаметром 70-100 мм;  две шаровые или роликовые опоры;  контроллер Arduino UNO или полностью совместимый аналог на базе микроконтроллера ATmega328 с записанным загрузчиком для программирования из среды Arduino IDE;  драйвер двигателей Arduino совместимого форм-фактора, являющийся платой расширения, устанавливающейся непосредственно в разъём платы контроллера (на основе микросхемы L298D или аналог);  шестигранные стойки для крепления плат в достаточном количестве  держатели для трёх Li-ion аккумуляторов типоразмера "18650" или "14500";  регулируемый стабилизатор напряжения (на основе микросхемы GS2678 или XL4015, или их аналогов), обеспечивающий номинальный выходной ток, превышающий ток остановки двух применённых электродвигателей;  выключатель, разрывающий цепь от элементов питания к стабилизатору. В качестве платформы не разрешается использовать конструктор с разъемами для однозначного подключения моторов и сенсоров. Рекомендуемые разъемы для электрических соединений – тип BLS 1

Комплект из трёх Li-ion аккумуляторов типоразмера "18650" или 1 комплект "14500". Аккумуляторные батареи должны быть новыми или не потерявшими изначальную ёмкость более чем на 20% и полностью заряженными Инфракрасный дальномер (10-80 см) Sharp GP2Y0A21 или аналог 1 Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04 или 1 аналог Пассивное крепление для дальномера 2 Аналоговый датчик отражения на основе фототранзисторной оптопары 3 (датчик линии) Серводвигатель с конструктивными элементами для крепления и 2 построения манипулятора Светодиод 3 Тактовая кнопка 2 Резисторы 220Ом, 10 Ком по 3 шт. каждого номинала Провода перемычки для макетной платы комплект Скобы и кронштейны для крепления датчиков (в избыточном комплект количестве) Винты М3 (в избыточном количестве) комплект Гайки М3 (в избыточном количестве)

комплект

Шайбы 3 мм (в избыточном количестве)

комплект

Шайбы пружинные 3 мм (в избыточном количестве)

комплект

Соединительные провода (в избыточном количестве)

комплект

Кабельные стяжки (пластиковые хомуты) 2,5х150 мм (в избыточном комплект количестве) Практическая работа по робототехнике (инструменты и прочее) Кабель USB ПЭВМ с установленным программным обеспечением Arduino IDE версии 1.8.19 и Arduino IDE 2.X.X, а также установленными драйверами, подходящими к предоставленному контроллеру для программирования робота В качестве среды разработки допускается использование только Arduino IDЕ без дополнительных установленных библиотек Крестовые отвёртки, подходящие под предоставленный крепёж

1 1

комплект

Плоская отвёртка, подходящая под клеммы модулей

Маленькие плоскогубцы или утконосы

Бокорезы

Цифровой мультиметр

Распечатанная техническая документация на платы расширения и датчики Зарядное устройство для аккумуляторов типа 18650 или 14500

комплект

Соревновательный полигон, комплект на 6 участников:  Печать в типографии на литом матовом баннере плотностью 510 г/м2. (Рекомендован баннер FX FLEX Frontlit, литой, матовый, 510 г/м2 или аналог) – 1 шт. на 6 участников  Калибровочный фрагмент литого матового баннера 300х300 мм с черной разметкой на белом поле аналогичной разметке полигона, 6 шт. Дополнительные элементы:  кубики с ребром около 40 мм (±3 мм) – 12 шт. Материал: пластик, дерево или картон. Пластиковые кубики с одной стороны можно оклеить бумагой (малярной лентой) по запросу участников для лучшего обнаружения датчиком. Каждому участнику выдается кубик для тестирования  Рейки деревянные или ДСП (стенки) 50х400х16 мм – 1 шт., 150х400х16 мм – 3 шт., возможны отклонения в размерах до 5% и по толщине до 25%. Лист бумаги для выполнения технического рисунка (формат А3, с нанесённой печатным способом рамкой чертежа, основной надписью, а так же клеткой с шагом 5 мм, выполненной тонкими серыми линиями) Линейка, карандаш, стирательная резинка

Задание Участнику необходимо собрать робота, составить его электрическую принципиальную схему Э3, написать и отладить программу, обеспечивающую функционал робота в соответствии с задачами. Задачи для робота   

  

Начать движение в зоне старт/финиш; при старте все точки вертикальной проекции робота должны находится внутри стартовой зоны. Определить места установки кубиков. Найти сумму номеров горизонтальных линий, на которых расположены кубики (верхняя – 0, нижняя - 3) и поделить с остатком на 5, полученный остаток – номер вертикальной линии запрещенного кубика. Номер линии входит в сумму столько раз, сколько на нем стоит кубиков. Не перемещать кубик, расположенный на вертикальной линии с полученным номером, считая слева от 0 до 4. Переместить остальные кубики в зону, огражденную стенами. Вернуться в зону старта/финиша и остановиться. Примечания

      

Размеры робота на старте не должны превышать 300х300х300 мм, в процессе выполнения задания размеры робота могут увеличиться. На поле расположено 5 кубов, на одной вертикальной линии изначально не может располагаться более одного куба. Кубы расположены так, что робот, следуя по линиям, может добраться до каждого куба, не сдвигая других. Перед стартом робота не допускается ввод в контроллер данных о расположении кубов. Куб считается размещенным в зоне, если любая часть его вертикальной проекции находится над этой зоной. При этом куб может располагаться на баннере, роботе, или стене. Учитывается финальное расположение всех кубов на полигоне после остановки робота. Робот считается находящимся в зоне финиша, если он любой опорой находится в этой зоне. Требования к полигону

1. Полигоном является литая баннерная ткань с нанесённой типографским методом разметкой. 2. Ширина линий – 30 мм. 3. Расстояние между перекрёстками – 300 мм. 4. Размер зоны старта/финиша – 400x400 мм. 5. Размер зоны, ограниченной стенами – 400х400 мм. 6. Высота низкой стены со стороны старта (светло-коричневая) 50 мм. 7. Высота высокой стены (тёмно-коричневая) 150 мм. 8. Сторона куба 40±3 мм. 9. Размер баннера 2200х1200 мм (±5%). 10. Рекомендуемый внешний вид полигона приведен на рисунке 1. 4

Рис. 1. Пример начального расположения кубов

Рис. 2. Пример правильного выполнения задания

Общие требования  Организаторы практического тура предоставляют шасси робота в собранном виде. Все остальные части робота должны находиться в разобранном состоянии (все детали отдельно). При сборке робота нельзя пользоваться никакими инструкциями (в устной, письменном форме, в виде иллюстраций или в электронном виде), за исключением документации на компоненты, выданной организаторами олимпиады.  В конструкции робота допускается использование только тех деталей, которые выданы организаторами.  Все элементы робота, включая контроллер, систему питания, должны находиться на роботе.  Робот должен быть автономным, т.е. не допускается дистанционное управление роботом.  Перед зачетным заездом участник может поправить кубики в стартовых квадратах, после чего член жюри может внести окончательные поправки.  При зачетном старте робот должен быть включен вручную по команде члена жюри, после чего в работу робота нельзя вмешиваться. Если участник прикоснулся к роботу или полигону во время заезда, попытка немедленно останавливается и производится подсчет набранных баллов.  Зачетный заезд длится максимум 180 секунд, после чего, если робот еще не остановился, он должен быть остановлен вручную по команде члена жюри, зафиксировано его местоположение.  Если робот съехал с линии (вертикальная проекция робота не над линией), попытка немедленно останавливается и производится подсчет набранных баллов.  Если робот полностью выехал за пределы полигона, заезд прекращается, производится подсчет баллов.  Количество пробных стартов не ограничено.  В случае выхода из строя оборудования не по вине участника время подготовки участника приостанавливается до момента замены оборудования на работоспособное. Порядок проведения Каждому участнику должно быть дано две попытки. Первая попытка – через 120 минут после начала выполнения задания, вторая – через 60 минут после окончания первой попытки. Перед попыткой все участники сдают роботов судьям и забирают обратно только после завершения всех заездов попытки. Участник может отказаться от попытки, но робота сдает в любом случае. После каждой сдачи всех роботов в карантин судьями вытягивается жребий с расположением объектов один раз для всех участников попытки. На второй попытке использованный на первой попытке жребий удаляется. В процессе выполнения попытки участнику разрешен один перезапуск не позднее 30 с после начала выполнения попытки. В этом случае набранные баллы первого запуска данной попытки не учитываются. При перезапуске участник может поправить конструкцию и электрические соединения робота, поменять батарейки, на что дается 1 минута. Использовать компьютер нельзя. Все элементы на поле перед перезапуском расставляются на исходные позиции. В зачет идет результат лучшей попытки, результаты вносятся в протокол сразу. Программы, схемы и роботы сдаются участниками жюри после завершения всех попыток. Оценивание корректности программ, схем и конструкций производится жюри без участников. Каждый час производится перерыв на 10 минут с выходом учащихся и проветриванием помещения. Время перерыва не входит во время подготовки участников. 6

Карта контроля для 9 классов Номер участника: _________________________

№ п/п 1

Макс. балл

Критерии оценивания

Робот полностью выехал со старта (все точки вертикальной проекции робота покинули стартовую зону) Робот доставил куб с любой линии кроме запрещенной в зону, огражденную стенами (робот провез куб через зону старта +2, робот разместил куб в зоне за стенами +3) Куб на запрещенной вертикальной линии смещен со своей позиции (любой точкой вертикальной проекции куб находится за пределами соответствующей зоны) Робот остановился в зоне старта (любой опорой робот находится внутри зоны старта/финиша) после частичного выполнения задания п.2

(2+3)*4 =20 -5*

Составлена электрическая принципиальная схема Э3 робота на базе Arduino (в соответствии с ГОСТ 2.702-2011)

Код программы оптимизирован (в коде используются циклы, ветвления, регуляторы). Код взаимосвязан с заданием и выполняет осмысленные действия Читаемость кода (наличие комментариев к основным блокам кода, информативные имена переменных, выделение отступами циклов и т.д.) Отсутствие грубых ошибок в конструкции робота (незакрепленные или плохо закрепленные части, провод касается колеса и пола, шины соприкасаются с деталями шасси и т.д.) Максимальные баллы:

Кол-во баллов, выставленных членами жюри 1 по- 2 по- Лучшая пытка пытка попытка

35

Итого:

*Общее количество баллов за выполнение задания (пп.1-5) не может быть меньше 0.

Ответы и решения — показать

Официальные ответы и критерии оценивания жюри. Сначала решите задания самостоятельно.

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ И КЛЮЧИ ВЫПОЛНЕННЫХ ОЛИМПИАДНЫХ ЗАДАНИЙ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ТУРА заключительного этапа всероссийской олимпиады школьников по технологии 9 класс 2023-2024 учебный год Профиль «Робототехника»

Москва 2024 г. 1

По теоретическому туру максимальная оценка результатов участника 9 класса определяется арифметической суммой всех баллов, полученных за выполнение заданий и не должна превышать 25 баллов. Каждый ответ оценивается либо как правильный (полностью совпадает с ключом), либо как неправильный (отличается от ключа или отсутствует). Каждый правильный ответ имеет свой вес: 0,5 балла, 1 балл, 1,5 балла, 2 балла. В специальной части участникам предлагается 5 задач с несколькими заданиями в каждой. Общая часть 1. ОТВЕТ (1,5 балла): 5,54 руб. = 6 руб. 2. ОТВЕТ (0,5 балла): д. – всё из вышеперечисленного 3. ОТВЕТ (1 балл): 1 – строительство, 2 – медицина, 3 – авиация 4. ОТВЕТ (1,5 балла): А 3 II Б 4 IV В 2 I Г 1 III 5. ОТВЕТ (0,5 балла): 1. Прямоугольная изометрическая проекция 2. Косоугольная фронтальная диметрическая проекция

б а

Специальная часть Кинематические схемы 6. Ответ: Д (вес 0,5 б.) Решение На кинематической схеме изображены две поступательных кинематические пары, соединённые под прямым углом. Соответственно, рабочая зона манипулятора имеет вид прямоугольника. Ответ: Д. 7. Ответ: А (вес 1 б.) Решение 2

На кинематической схеме манипулятора изображена одна вращательная кинематическая пара, к которой подсоединена одна поступательная кинематическая пара. При этом схват находится на поступательной кинематической паре. Рабочая область представляет собой сектор круга. Такую же рабочую область имеет и манипулятор со схемы А. Ответ: А. 8. Ответ: ЗИ (вес 1 б.) Решение Чтобы рабочая зона манипулятора имела вид сектора сплошного прямого цилиндра, на схеме должна быть одна вращательная кинематическая пара и две поступательные кинематические пары. Схват должен крепится к поступательной кинематической паре. Одна из поступательных кинематических пар должна идти параллельно оси вращения вращательной кинематической паре. Из предложенных кинематических схем этим требованиям удовлетворяют только схемы З и И. Ответ: ЗИ. 9. Ответ:

(вес 2 б.)

Решение 1) Рабочая область данного манипулятора будет иметь вид сектора сплошного прямого цилиндра. 150 см = 15 дм, 1,2 м = 12 дм, Ф=270° Посчитаем объем рабочей области:

Диаграммы показаний энкодеров 10.Ответ: 10,15 (вес 0,5 б.) Решение При проезде прямо колеса робота поворачиваются в одном направлении на одинаковое число градусов. По диаграммам видно, что второй проезд прямо робот совершал с 10 по 15 секунду. 11.Ответ: Е (вес 0,5 б.) Решение С 15 по 20 секунду показания энкодера мотора А не менялись, а показания энкодера мотора В растут. Значит, робот совершает поворот вокруг колеса А налево. Ответ Е. 12.Ответ: 90° (вес 0,5 б.) 3

Решение Посчитаем угол поворота робота при первом танковом развороте: (3870° — 3600°)*2* 5 : 30 = 270° : 3 = 90° 13.Ответ: 63 см (вес 0,5 б.) Решение Посчитаем длину линии, которую робот начертил при третьем проезде прямо:

14.Ответ: 47 см (вес 0,5 б.) Решение С 30 по 35 секунду показания на энкодере мотора В не меняются, а на энкодере мотора А - растут. Значит, робот совершает разворот вокруг колеса В. Робот начертил дугу окружности, диаметр которой равен колее. Определим градусную меру дуги, на которую повернулся робот: Посчитаем дину дуги, который робот начертил при повороте вокруг колеса В с 30 по 35 секунды:

15.Ответ: 39

(вес 1 б.)

Решение Проанализировав диаграммы, можно заметить, что робот начертит следующую фигуру (верхняя сторона прямоугольника продолжается немного вправо):

Данная фигура состоит из трёх половин окружностей и двух пересекающихся равных прямоугольников. Можно разделить данную фигуру на 3 полукруга и два неравных прямоугольника. Стороны большего прямоугольника равны 30 см на 62,8 см, стороны меньшего прямоугольника равны 30 см на Тогда площадь фигуры будет равна:

Сепулька 16.Ответ: 48,45 (вес 2 б.) или 48,46 (вес 2 б.) Решение Обороты двигателя: За минуту робот проедет 60 * 0,25 = 15 м За один оборот колеса робот проедет 3,14 * 0,1 = 0,314 м 15 : 0,314 = 47,1107 ≈ 48 об/мин Крутящий момент двигателя: Масса робота – 30 кг Вес робота 30 * 9,8 = 294 Н Нагрузка 294 : 2 = 147 Н, т. к. 2 мотор-колеса Сила трения покоя 0,6*147=88,2 Н Момент=Сила*рычаг=88,2 * 0,05 = 4.41 Н м ≈ 4.41*100:9,8 = 45 кгс 17.Ответ: (200; 150) (вес 1 б.) Решение 5

Значит треугольник, образуемый роботом и экспонатами, прямоугольный. Значит X=200, Y=150

18.Ответ: 5S7P (вес 1 б.) Решение Для каждого потребителя из таблицы вычисляется мощность по формуле:

P двигателей = 180 Вт P речевой установки = 45 Вт Р одноп.комп. = 8,25 Вт Р датч.расст. = 1,2 Вт Р светодиодн.подсв. = 15 Вт Далее необходимо посчитать суммарную мощность, сложив мощности всех потребителей: P сумм = 249,45 Вт Далее

выбирается

минимально

необходимое

напряжение:

выбирается

потребитель с наибольшим рабочим напряжением и по этому напряжению подбирается ближайшее меньшее, кратное 4,2 В. Кратность 4,2 В обусловлена тем, что это максимальное напряжение одного литий-ионного элемента питания типоразмера 18650. Максимально допустимое напряжение двигателя = 22 В, ближайшее наименьшее, кратное: 4,2 В * 5 = 21 В. Следовательно, будем считать, что в аккумуляторной

сборке

элементов

питания,

подключенных

последовательно.

Все расчеты емкости производятся с номинальным напряжением элемента питания, которое для данного типа составляет 3,7 В, номинальное напряжение 5 последовательно подключенных элементов питания:

5 * 3,7 = 18,5 В

Посчитаем необходимую емкость аккумулятора для работы потребителей в течение всей экскурсии (по условию 1,5 ч): С необх = (249,45 * 1,5) / 18,5 = 20,2256 Ач Посчитаем минимально необходимое количество элементов питания (k) подключенных параллельно, чтобы обеспечить емкость, посчитанную выше, в задаче дана емкость одного элемента питания: k = 20,2256 / 3,2 = 6,32 ≈ 7 штук Робот-художник 19. ОТВЕТ: 25 (вес 1 б.)

Беспилотник 20. 40 (вес 1 б.) Решение Для начала необходимо определить расстояние, которое преодолел квадрокоптер. delta_x = x2 - x1 = 18 - 10 = 8 км. delta_y = y2 - y1 = 51 - 25 = 6 км. l = sqr(delta_x^2 * delta_y^2) = sqr(8^2 * 6^2) = sqr(64+36) = 10 км. Время затраченное дроном на полёт: delta_t = t2 - t1 = 11:40:00 - 11:25:00 = 00:15:00 = 15 мин. Зная время и расстояние можем определить скорость: V = l/delta_t = 10/(1/4)=40км/ч. 21. (11,12; 9,12) (вес 1 б.) 7

Решение Для начала необходимо определить расстояние, которое преодолел квадрокоптер. l = v*t = 45*(4/60) = 45*1/15 = 3 км. Исходя из теоремы Пифагора и зная направление вектора движения беспилотника, опередим изменения по осям x и y. delta_x = l*cos(45°) = 3 * sqr(2)/2 = 2,12 км delta_y = l*sin(45°) = 3 * sqr(2)/2 = 2,12 км Зная начальные координаты и расстояние смещения: x2 = x1+ delta_x = 9 +2,12 = 11,12 км y2 = y1+ delta_y = 7 +2,12 = 9,12 км Манипулятор 22. ОТВЕТ: 0,4,2 (вес 2,5 б.) Решение Распишем момент, развиваемый третьим приводом: Сократим: Распишем момент, развиваемый вторым приводом:

где

масса третьего привода.

Сократим:

Первый привод не развивает крутящий момент, так как его ось вращения параллельна направлениям действия всех сил. Так как нужно выбрать приводы с наименьшим потреблением тока, то рассчитаем для каждого привода коэффициент равный отношению максимально развиваемого им момента к его максимальному потреблению тока. Назовём это соотношение коэффициентом эффективности. Для каждого сочленения выберем привод, способный развить требуемый крутящий момент и обладающий наибольшем коэффициентом эффективности. При этом нужно 8

проверить, что третий привод не слишком тяжёлый, так как момент развиваемый вторым приводом зависит от массы третьего привода. Может оказаться, что нужно выбрать менее эффективный привод, но с меньшей массой. Используя коэффициент эффективности рассчитаем ток, потребляемый каждым приводом и вычислим общий ток, потребляемый манипулятором. На основе полученного значения выберем источник питания. Коэффициенты эффективности: нм/А нм/А нм/А нм/А нм/А нм Выберем третий привод - привод 2 нм Выберем второй привод - привод 4 Выберем первый привод - любой привод 23. ОТВЕТ: 5 (вес 1,5 б.) Решение Потребление тока манипулятором А Выберем источник питания - источник питания 5

Заключительный этап 2023/2024 — другие классы

Все классы →

Олимпиада по робототехнике 9 класс — другие годы и этапы

Все комплекты →