4.3–4.4. Робо-сумо

Информатика, 5 сынып. Оқулық: Қадырқұлов Р. А., Нұрмұханбетова Г. К. (Алматыкітап баспасы, 2023). 4 бөлім: Роботтардың жарысы. 87–92-беттер.

Нені үйренесің

• Робо-сумо ережелерін айтып беруді: ринг, роботтың көлемі мен салмағы, раундтар.
• Робот қарсыласын ультрадыбыстық датчикпен қалай табатынын түсіндіруді.
• «іздеу → шабуыл → ринг шеті → артқа жүру» алгоритмінің блок-сызбасын оқуды.
• Сумошы робот бағдарламасын блоктар бойынша талдап, оған нені жетпейтінін табуды.
• Күрескер робот үшін өз жақсартуларыңды ойлап табуды.

Ой қозғау

• Робот қозғалыс кезінде айналасындағы заттарды қалай іздеп табады? Датчиктердің көмегімен. Ультрадыбыстық датчик естілмейтін дыбыс «жібереді» де, жаңғырығын ұстайды: жаңғырық қаншалықты тез қайтса, зат соншалықты жақын.
• Робот қара сызықты немен «көреді»? Төменге қарайтын түс датчигімен.
• «Ожидание» (Күту) блогы деген не? Шарт орындалғанша бағдарламаны бір орында ұстап тұратын блок, мысалы, «қашықтық 50 см-ден аз».
• Дербес робот деген не? Старттан кейін пультсіз өзі жұмыс істейтін робот.

Тақырыпты талдаймыз

Сумо, қазақ күресі және робо-сумо

Сумо — жапондардың ұлттық күресі. Күрестің бұл түрінде салмағы өте ауыр балуандар кілемге шығады. Көбіне ірі, салмақты балуан жеңеді. Мақсаты — қарсыласын кілемнің (дөңгелектің) сыртына ығыстырып шығару.

Робо-сумода да бәрі солай, тек күресетін — роботтар. Робот қарсыласын ринг шеңберінің қара сызығынан сыртқа ығыстырып шығаруы тиіс, ал өзі шеңбердің ішінде қалуы керек.

🌟 Қазақтың да өз ұлттық күресі бар — қазақ күресі. Балуандар қарсыласын жонынан түсіруге тырысады. Қазақ күресінің жарыстарын ертеден той-думандарда өткізген, ал бүгін ең танымал сайыс «Қазақстан барысы» деп аталады.

Робо-сумо ережелері

Қандай робот керек

Сумо үшін алдыңғы жағында ультрадыбыстық датчигі бар (ол қарсыласты іздейді) робот-арба алып, оған төменге қараған түс датчигін (ол ринг шетін байқайды) қосады. Қарсыласты итеруге ыңғайлы болуы үшін алдына кең «шөмішті» қояды.

Күрескердің алгоритмі

5-суреттегі блок-сызба былай құрылған:

6–11-суреттерде бұл мультфильмдегідей көрсетілген: робот орнында айналады, қарсыласын көреді, оған қарай бұрылады, итере бастайды және сызықтан тыс итеріп шығарады.

📌 Алгоритм — жарыс ережелерін ескере отырып, робот орындайтын іс-әрекеттер тізбегі. Мақсатқа жетпесе, алгоритм циклдік түрде қайталана береді.

Неге дәл 50 см

Бағдарламада робот қарсыласын тек 50 см-ден жақын болғанда ғана «байқайды». Рингтің радиусы — 50 см. Демек, робот ринг сыртында тұрған көрермендерді, үстелді немесе қабырғаны қарсылас деп қабылдамайды.

⚠️ Жиі кететін қате. «200 см-ден жақын» деген шек қою. Онда робот ринг жанында тұрған төрешіге қарай ұмтылып, сызықтан ұшып шығады.

Түсінгеніңді тексер

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. «Тірі сумо» ойнап көріңіздер: бор мен шеңбер сызыңыздар, көзі байлаулы бала — «робот». Сіз тек «алыс», «жақын» (бұл — ультрадыбыстық датчик) және «сызық!» (бұл — түс датчигі) деп айтасыз. Бала жастық-қарсыласты тауып, шеңберден итеріп шығарсын. Алгоритм осылай өзінен-өзі есте қалады.

Өзіңді тексер

• Робо-сумодағы басты мақсат қандай? Қарсыласты рингтің қара сызығынан тыс итеріп шығару және өзі ішінде қалу.
• Роботқа қандай шектеулер қойылған? 25 × 25 × 25 см-ден және 1 кг-нан аспайды, өзі жұмыс істейді, жарыс кезінде көлемі мен салмағын өзгертуге болмайды.
• Робот қарсыласын қалай іздейді? Орнында айналып, ультрадыбыстық датчик 50 см-ден аз қашықтықты көрсеткенше күтеді.
• Роботқа шетінде артқа жүру неге керек? Қарсыласымен бірге рингтен ұшып кетпеу үшін.
• Робот компьютерге қосулы тұрғанда датчиктерді қалай бақылауға болады? USB кабелі арқылы: экрандағы бағдарламада әр портқа қосылған датчиктің не көрсетіп тұрғаны көрінеді (12-сурет).

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Ойлан», 1-сұрақ) Әлем халықтарының жекпе-жегі туралы не білесің (1-сурет)? Мысал келтір.

Қалай ойлаймыз. Әртүрлі елдерді және онда қалай күресетінін еске түсір.

Жауап үлгісі.

• Қазақстан — қазақ күресі.
• Жапония — сумо, сонымен қатар дзюдо.
• Моңғолия — моңғол күресі бөх.
• Өзбекстан — кураш.
• Түркия — майлы күрес (балуандар денесіне май жағады).
• Ресей — самбо.

Жауабы: қазақ күресі, сумо, бөх, кураш, түрік майлы күресі, самбо және басқалар.

№ 2

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Ойлан», 2-сұрақ) «Қазақ күресінің» қандай ерекшеліктерін атай аласың?

Қалай ойлаймыз. Күрес қайда өтетінін, қалай жеңетінін, қандай жарыстар барын ойла.

Жауап үлгісі.

• Қазақ күресі — ежелгі спорт түрі.
• Балуандар бір-бірін белдіктен немесе киімнен ұстап, қарсыласын жонымен жерге түсіруге тырысады.
• Бұрын күресті той-думандарда өткізген, жеңімпазға жылқы немесе басқа сыйлықтар берген.
• Бүгінде «Қазақстан барысы» деген үлкен турнир өтеді.

Жауабы: қазақ күресі — қарсыласын жонымен түсірген жеңетін ұлттық күрес; оны мерекелерде және үлкен турнирлерде өткізеді.

№ 3

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Ойлан», 3-сұрақ, 1-сурет) Сумо күресі мен робо-сумо жарысының қандай байланысы бар?

Қалай ойлаймыз. Балуандардың мақсатын роботтардың мақсатымен салыстыр.

Шешуі.

• Екі жағдайда да жекпе-жек шеңберде өтеді.
• Мақсат біреу: қарсыласты шеңбер шекарасынан тыс итеріп шығару және өзі ішінде қалу.
• Сумода салмақ маңызды, сондықтан роботтардың да салмағы (1 кг-ға дейін) мен көлемі әділ болу үшін шектелген.
• Айырмашылығы: адам-балуанды оның басы басқарады, роботты — бағдарлама.

Жауабы: робо-сумо — роботтарға арналған сумо: мақсаты бірдей (қарсыласты шеңберден итеріп шығару), ринг те дөңгелек, салмаққа қойылатын шектеулер ұқсас.

№ 4

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Практикада қолдану») Сумошы роботты құрастыр (3–4-суреттер) және оған 5-суреттегі алгоритм бойынша бағдарлама жаз.

Қалай ойлаймыз. Блок-сызбаның әр төртбұрышын бағдарлама блогына аудар. Іздеу — «айнал» + «көргенше күт». Шабуыл — «алға жүр» + «қара сызықты көргенше күт».

Қалай істейміз. Қосылу (12-сурет): моторлар — B және C порттарына, ультрадыбыстық датчик — 2-портқа, түс датчигі — 3-портқа.

📌 EV3 датчигінің «Түс» блогында әр түс санмен белгіленген. Қара — 1.

📕 Оқулықтың 91-бетіндегі 6-тармақта қара сызыққа жеткенде «моторды өшіру» керек делінген, ал 13-суреттегі бағдарламада соңғы блок моторды өшірмейді — ол −50 және −50 қуатпен 1 айналым артқа жүреді. Біз суреттегі (алгоритмге сәйкес келетін) нұсқаны алдық.

Жауабы: 13-суреттегі бағдарлама: айналу (50/−50) «қашықтық < 50 см» болғанша → тоқтау → алға (50/50) «түс = қара» болғанша → артқа 1 айналым → қайтадан цикл басына.

№ 5

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Талдау», топпен жұмыс) Сумошы роботқа арналған 5-суреттегі алгоритм мен 13-суреттегі бағдарламаны салыстырып, талдау жасаңдар. Алгоритмде көрсетілген қадамдар толық орындала ма? Анықтаңдар.

Қалай ойлаймыз. Блок-сызбаның әр төртбұрышы мен ромбын қатар қойып, бағдарламадан оған блок тап.

Шешуі.

Бағдарламада бөлек «Бұрылу» блогы жоқ. Бірақ цикл роботты бірден орнында айналуға қайтарады, ол сонда да бұрылады. Тағы бір айырмашылық: шабуыл кезінде робот қарсыласы әлі алдында ма, жоқ па, тексермейді. Қарсылас жалтарып кетсе, робот шетіне жетіп, тек сонда ғана шегінеді.

Жауабы: қадамдардың дерлік бәрі бар; «Бұрылу» бөлек блокпен жасалмаған, оны циклдің келесі айналымының басындағы айналу алмастырады.

№ 6

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Жинақтау», жұппен жұмыс) Робо-сумо жарысының ережелеріне сәйкес, сумошы роботқа арналған басқа қандай алгоритм ұсына аласыңдар? 5-суреттегі алгоритмді жетілдірудің қандай жолдарын көрсетер едіңдер?

Қалай ойлаймыз. Робот қай жерде уақытын жоғалтады немесе ұшып кету қаупіне ұшырайды?

Жауап үлгісі.

• Ринг шетін үнемі тексеру, іздеу кезінде де: егер түс датчигі қараны көрсе — бірден артқа.
• Шабуыл кезінде қарсыласты бақылау. Егер қашықтық 50 см-ден асып кетсе (қарсылас жалтарды) — шабуылды тоқтатып, қайтадан іздеу.
• Шабуылды толық қуатпен (100) жасау, ал іздеуді азырақ қуатпен, қарсыласты өткізіп жібермеу үшін.
• Қарсылас өткен жолы шыққан жаққа қарай айналу.
• Қорғаныс тактикасы: ортада (қызыл нүктеде) қарсыласқа қарап тұру және ол жақындаған кезде итеру.
• Роботты төменірек және ауырлау ету (бірақ 1 кг-ға дейін), ал шөмішті жалпақ ету, қарсыласты астынан іліп алу үшін.

Жауабы: ринг шетін кез келген қадамда тексеру, шабуыл кезінде қарсыласты бақылау, қуатты өзгерту, іздеу тактикасын таңдау және құрылымды жақсарту.

№ 7

(оқулықта нөмірсіз тапсырма: «Үй тапсырмасы», 14-сурет) 14-суретте берілген ультрадыбыстық датчигі бар робот бағдарламасының жұмысын талда.

Қалай ойлаймыз. Блоктарды ретімен аралап шық та, циклдің екінші айналымында не болатынын ойла.

Шешуі. Шексіз цикл ішінде үш блок бар:

1. Рулдік басқару B+C: руль 0, қуаты 50 — робот тура жүреді.
2. Ожидание (Күту): ультрадыбыстық датчик (3-порт), қашықтық 10 см-ден аз.
3. Рулдік басқару: моторларды өшіру.

Робот алдында 10 см-ден жақын зат пайда болғанша алға жүреді де, тоқтайды. Цикл қайта басталады: моторлар қосылады, бірақ датчик заттың 10 см-ден жақын екенін бірден көреді де, робот қайтадан тұрып қалады. Затты алып тастасаң немесе алыстатсаң, робот оны қайта «қуып жеткенше» әрі қарай жүреді.

Жауабы: робот тура жүріп, кедергінің алдында шамамен 10 см қалғанда тоқтайды; кедергі кетсе, ол қайтадан соңынан жүреді. Бұл — «қабырғаға соғылмайтын» робот.

Жадынама

• Ультрадыбыстық датчик қарсыласты іздейді, түс датчигі ринг шетін бақылайды.
• 50 см шегі — қарсыласты ринг сыртындағы заттармен шатастырмау үшін.
• Жекпе-жек: 3 минуттық үш раунд.
• Орнында айналу: қуаттары 50 және −50 моторлар.
• Терминдер: сумо, робо-сумо, ринг, ультрадыбыстық датчик, түс датчигі, «Ожидание» блогы, моторды тәуелсіз басқару.

Шағын тест