4.3–4.4. Робо-сумо

Информатика, 5 класс. Учебник: Кадыркулов Р. А., Нурмуханбетова Г. К. (Алматыкітап баспасы, 2023). Раздел 4: Соревнования роботов. Страницы 87–92.

book: ru-5-informatika-kadyrkulov-2023 part: 1 lesson: "4.3-4.4" title: "Робо-сумо" pages: 87-92 kind: lesson time: 80 hook: "Два робота, круглый ринг и никаких пультов. Кто первым найдёт соперника и вытолкнет его за чёрную черту? Победит не самый сильный, а самый умный алгоритм!"

4.3–4.4. Робо-сумо

Чему научишься

• Рассказывать правила робо-сумо: ринг, размеры и вес робота, раунды.
• Объяснять, как робот находит соперника ультразвуковым датчиком.
• Читать блок-схему алгоритма «поиск → атака → край ринга → назад».
• Разбирать программу робота-сумоиста по блокам и находить, чего в ней не хватает.
• Придумывать свои улучшения для робота-борца.

Разминка

• Как робот находит предметы вокруг себя во время движения? С помощью датчиков. Ультразвуковой датчик «кричит» неслышным звуком и ловит эхо: чем быстрее вернулось эхо, тем ближе предмет.
• Чем «видит» робот чёрную линию? Датчиком цвета, который смотрит вниз.
• Что такое блок «Ожидание»? Блок, который держит программу на месте, пока не выполнится условие, например «расстояние меньше 50 см».
• Что такое автономный робот? Робот, который после старта работает сам, без пульта.

Разбираемся

Сумо, күрес и робо-сумо

Сумо — японская национальная борьба. На площадку выходят тяжеловесы, и чаще побеждает более крупный и тяжёлый борец. Цель — вытолкнуть соперника из круга.

В робо-сумо всё так же, только борются роботы. Робот должен вытолкнуть соперника за чёрную линию, которой обведён ринг, а сам остаться внутри.

🌟 У казахов своя национальная борьба — қазақ күресі. Борцы стараются бросить соперника на лопатки. Состязания по күресу издавна проводили на праздниках и тоях, а сегодня самый известный турнир называется «Қазақстан барысы».

Правила робо-сумо

Какой робот нужен

Для сумо берут робота-тележку с ультразвуковым датчиком спереди (он ищет соперника) и добавляют датчик цвета, смотрящий вниз (он замечает край ринга). Спереди ставят широкие «ковши», чтобы удобно толкать соперника.

Алгоритм борца

Блок-схема на рис. 5 устроена так:

На рисунках 6–11 это показано как мультик: робот крутится на месте, замечает соперника, разворачивается к нему, начинает толкать и выталкивает за линию.

📌 Алгоритм — это последовательность действий, которые робот выполняет с учётом правил соревнования. Если цель не достигнута, алгоритм повторяется циклически.

Почему именно 50 см

В программе робот «замечает» соперника, только если тот ближе 50 см. Ринг имеет радиус 50 см. Значит, робот не примет за соперника зрителей, стол или стену за пределами ринга.

⚠️ Частая ошибка. Поставить порог «ближе 200 см». Тогда робот бросится на судью, который стоит рядом с рингом, и вылетит за линию.

Проверь, как понял

👨‍👩‍👧 Родителю. Сыграйте в «живое сумо»: нарисуйте мелом круг, ребёнок с закрытыми глазами — «робот». Вы говорите только «далеко», «близко» (это ультразвуковой датчик) и «линия!» (это датчик цвета). Пусть ребёнок найдёт подушку-соперника и вытолкнет её из круга. Так алгоритм запоминается сам.

Проверь себя

• Какая главная цель в робо-сумо? Вытолкнуть соперника за чёрную линию ринга и самому остаться внутри.
• Какие ограничения у робота? Не больше 25 × 25 × 25 см и не тяжелее 1 кг, работает сам, менять размер и вес во время боя нельзя.
• Как робот ищет соперника? Крутится на месте и ждёт, пока ультразвуковой датчик покажет расстояние меньше 50 см.
• Зачем роботу отъезжать назад у края? Чтобы не вылететь с ринга вместе с соперником.
• Как можно следить за датчиками, когда робот подключён к компьютеру? По кабелю USB: в программе на экране видно, что показывает каждый датчик в своём порту (рис. 12).

Решаем упражнения

№ 1

(задание без номера в учебнике: «Подумай») Приведи примеры национальной борьбы разных народов.

Как думать. Вспомни разные страны и как там борются.

Пример ответа.

• Казахстан — қазақ күресі.
• Япония — сумо, а ещё дзюдо.
• Монголия — монгольская борьба бөх.
• Узбекистан — кураш.
• Турция — масляная борьба (борцы смазаны маслом).
• Россия — самбо.

Ответ: күрес, сумо, бөх, кураш, турецкая масляная борьба, самбо и другие.

№ 2

(задание без номера в учебнике: «Подумай») Что ты знаешь о казахской национальной борьбе?

Как думать. Подумай: где проходят схватки, как побеждают, какие есть турниры.

Пример ответа.

• Казахская борьба называется қазақ күресі, это древний вид спорта.
• Борцы держат друг друга за пояс или одежду и стараются бросить соперника на спину.
• Раньше схватки устраивали на праздниках и тоях, победителю дарили коня или другие призы.
• Сегодня проводят большой турнир «Қазақстан барысы».

Ответ: күрес — казахская национальная борьба, где побеждает тот, кто бросит соперника на лопатки; её проводят на праздниках и больших турнирах.

№ 3

(задание без номера в учебнике: «Подумай», рис. 1) Как связаны борьба сумо и соревнования робо-сумо?

Как думать. Сравни цель борцов и цель роботов.

Решение.

• В обоих случаях бой идёт в круге.
• Цель одна: вытолкнуть соперника за границу круга и остаться внутри.
• В сумо важен вес, поэтому у роботов тоже ограничен вес (до 1 кг) и размер — чтобы было честно.
• Разница: борцом-человеком управляет его голова, роботом — программа.

Ответ: робо-сумо — это сумо для роботов: та же цель (вытолкнуть соперника из круга), тот же круглый ринг, похожие ограничения по весу.

№ 4

(задание без номера в учебнике: «Примени на практике») Собери робота-сумоиста (рис. 3–4) и напиши для него программу по алгоритму с рис. 5.

Как думать. Переведи каждый прямоугольник блок-схемы в блок программы. Поиск — это «крутись» + «жди, пока увидишь». Атака — «езжай вперёд» + «жди, пока увидишь чёрную линию».

Как сделать. Подключение (рис. 12): моторы — в порты B и C, ультразвуковой датчик — в порт 2, датчик цвета — в порт 3.

📌 В блоке «Цвет» датчика EV3 каждый цвет обозначен числом. Чёрный — это 1.

Ответ: программа из рис. 13: вращение (50/−50) до «расстояние < 50 см» → стоп → вперёд (50/50) до «цвет = чёрный» → назад 1 оборот → снова в начало цикла.

№ 5

(задание без номера в учебнике: «Анализ», работа в группе) Сравните алгоритм на рис. 5 и программу на рис. 13. Все ли шаги алгоритма есть в программе?

Как думать. Поставь рядом каждый прямоугольник и ромб блок-схемы и найди для него блок в программе.

Решение.

Отдельного блока «Разворот» в программе нет. Но цикл сразу возвращает робота к вращению на месте, и тот всё равно поворачивается. Ещё одно отличие: во время атаки робот не проверяет, перед ним ли ещё соперник. Если соперник увернётся, робот доедет до края и только там отступит.

Ответ: почти все шаги есть; «Разворот» отдельным блоком не сделан, его заменяет вращение в начале следующего круга цикла.

№ 6

(задание без номера в учебнике: «Синтез», работа в паре) Какой ещё алгоритм можно предложить для сумоиста? Как улучшить алгоритм на рис. 5?

Как думать. Где робот теряет время или рискует вылететь?

Пример ответа.

• Проверять край ринга всё время, даже во время поиска: если датчик цвета видит чёрное — сразу назад.
• Во время атаки следить за соперником. Если расстояние стало больше 50 см (соперник увернулся) — прекратить атаку и снова искать.
• Атаковать на полной мощности (100), а искать на меньшей, чтобы не проскакивать соперника.
• Вращаться в сторону, откуда соперник появился в прошлый раз.
• Защитная тактика: стоять в центре (красная точка), повернувшись к сопернику, и толкать его, когда он подъедет.
• Сделать робота ниже и тяжелее (но до 1 кг), а ковш — плоским, чтобы подцеплять соперника снизу.

Ответ: проверять край ринга на любом шаге, следить за соперником во время атаки, менять мощность, выбрать тактику поиска и улучшить конструкцию.

№ 7

(задание без номера в учебнике: «Домашнее задание», рис. 14) Разберись, как ведёт себя робот с ультразвуковым датчиком при запуске программы на рис. 14.

Как думать. Пройди по блокам по порядку и подумай, что будет на втором круге цикла.

Решение. В программе внутри бесконечного цикла три блока:

1. Рулевое управление B+C: руль 0, мощность 50 — робот едет прямо.
2. Ожидание: ультразвуковой датчик (порт 3), расстояние меньше 10 см.
3. Рулевое управление: выключить моторы.

Робот едет вперёд, пока перед ним не окажется предмет ближе 10 см, и останавливается. Цикл начинается заново: моторы включаются, но датчик сразу видит, что предмет ближе 10 см, и робот снова стоит. Если предмет убрать или отодвинуть, робот поедет дальше, пока снова не «догонит» его.

Ответ: робот едет прямо и останавливается перед препятствием примерно в 10 см; если препятствие уходит, он снова едет за ним. Это робот, который «не врезается в стену».

Шпаргалка

• Ультразвуковой датчик ищет соперника, датчик цвета следит за краем ринга.
• Порог 50 см — чтобы не путать соперника с предметами за рингом.
• Бой: три раунда по три минуты.
• Вращение на месте: моторы с мощностью 50 и −50.
• Термины: сумо, робо-сумо, ринг, ультразвуковой датчик, датчик цвета, блок «Ожидание», независимое управление моторами.

Мини-тест