Как провести региональные соревнования по робототехнике онлайн

В Карелии завершились соревнования по образовательной и спортивной робототехнике RoboSkills 2020. Впервые мероприятие проходило онлайн, и это стало вызовом для участников и организаторов. Татьяна Суровцова, доцент Петрозаводского государственного университета, подробно описала новый опыт.

26 апреля состоялись Открытые республиканские соревнования по образовательной и спортивной робототехнике RoboSkills 2020. Впервые соревнования проходили онлайн, и это стало настоящим вызовом для участников и организаторов.

Предисловие

Открытые республиканские соревнования по образовательной и спортивной робототехнике в Республике Карелия проводятся Петрозаводске с 2016 года. В этом году состязания RoboSkills 2020 проведены в пятый раз. Соревнования проводятся неформальным сообществом RoboSkills, объединяющим технических энтузиастов разных возрастов и профессиональных занятий, которые занимаются этим в качестве развлечения и повода для общения, при поддержке Петрозаводского государственного университета, Кванториума Сампо и Лицея № 1. А также наших партнеров, которые выделяют деньги и призы для проведения мероприятия.

26.04.2020 из-за пандемии COVID-19 соревнования RoboSkills 2020 прошли в онлайне.

Участие в RoboSkills 2020 приняли 94 команды со всей России, а также одна из Казахстана. Всего было представлено 16 регионов: Республика Башкортостан, Вологодская область, Республика Карелия, Кировская область, Ленинградская область, Москва, Мурманская область, Нижегородская область, Омская область, Оренбургская область, Пензенская область, Санкт-Петербург, Свердловская область, Республика Татарстан, Удмуртская республика, Ярославская область.

Это более 140 школьников, студентов и взрослых, интересующихся техническим творчеством и наукой, а также родителей и зрителей, которые могли смотреть трансляцию онлайн.

Заявки были поданы от 29 различных образовательных организаций и семейных команд.

Республику Карелия представляли 49 участников, из которых 16 стали победителями.

Подробнее информация об участниках можно посмотреть здесь.

Соревнования традиционно являются и были задуманы как фестиваль, в котором могут поучаствовать ребята из Карелии, которые возможно никогда не будут участвовать в «серьезных» соревнованиях на российском и мировом уровне. Программа обсуждается с педагогами, которые обучают ребят робототехнике в образовательных организациях, как на платной, так и бесплатной основе. Выбираются дисциплины, которые наиболее интересны в данный момент, и на которых большее число участников сможет продемонстрировать свои текущие навыки. Обычно у нас около 200 участников. Основная масса из Карелии, но обычно присоединяются Ленинградская и Мурманская область, Санкт-Петербург, то есть соседние регионы.

Регламенты наших состязаний обычно являются адаптацией регламентов состязаний Робофиниста и Всероссийской робототехнической олимпиады под наши реалии, часть регламентов разрабатываем самостоятельно.

Традиционно соревнования по робототехнике проводятся в виде очного мероприятия, на котором на различных полях роботы, подготовленные участниками, выполняют задания, или демонстрируются технические проекты.

Но уже несколько лет в России существуют робототехнические состязания, в которых отборочный этап проходит в симуляторах, а не на реальных конструкциях, например направление «Интеллектуальные робототехнические системы» и «Водные робототехнические системы» Олимпиады Кружкового движения Национальной технологической инициативы (Олимпиада КД НТИ). В первую очередь это сделано для того, чтобы команды могли продемонстрировать свой уровень независимо от возможных неполадок техники и отсутствия финансирования. В этом году еще ряд направлений стал использовать симуляторы из-за необходимости распределенного проведения олимпиады. Финал обычно проходит очно на реальном оборудовании. Олимпиада Innopollis Open Robotics в этом году также будет использовать симуляторы.

На олимпиадах для школьников и студентов используются симуляторы TRIK Studio, MUR IDE, CoppeliaSim. В хакатоне «Умный беспилотный автомобиль СтарЛайн» предлагается использовать симулятор Gazebo.

Таким образом, можно считать, что соревнования по робототехнике онлайн проходят в России уже несколько лет. Обычно это отборочные этапы, а финалы проходят на «железе».

26.04.2020 также проходили «Онлайн соревнования по робототехнике ФМЛ №239» в сумо 15х15 и узкая линия. В первом треке участникам необходимо было подготовить полигон и робота дома, во втором — прислать программный код, который запускался на базовом роботе в процессе соревнований.
В своих соревнованиях мы выбрали несколько другой подход, предложив участникам задачи на программирование и работу с датчиками, так как реализовать удаленно равные условия проверки работы для мобильных роботов достаточно сложно.

Программное обеспечение для проведения соревнований онлайн

При проведении соревнований онлайн все проходит на цифровой площадке, которая реализуется с помощью нескольких сервисов, работу которых необходимо организовать. Эти сервисы предназначены для выполнения различных задач.

При проведении соревнований было использовано следующее прикладное и инструментальное программное обеспечение.

Для организации площадки соревнований

Robofinist

https://robofinist.ru/ — уникальная система для проведения соревнований по робототехнике и не только, разработку и поддержку которой осуществляет Благотворительный фонд Темура Аминджанова и Сергея Вильского «Финист» (StarLine официальный сайт — ООО «НПО «СтарЛайн»). Система изначально была создана для проведения Ежегодного Международного фестиваля робототехники «Робофинист», то есть для мероприятия с большим числом участников. Поэтому организаторы соревнований оценят функционал системы: регистрация заявок на соревнования, автоматическое создание сертификатов и дипломов с номерами, проведение судейства, в том числе в парных дисциплинах, выгрузка данных для анализа, проведение рассылок. У авторов есть собственная логика проведения соревнований, под которую придется адаптировать свои. Система постоянно улучшается, разработчики идут на диалог с пользователями.

Stepik

https://stepik.org/ — российская образовательная платформа и конструктор для создания онлайн-курсов. Стартовала в 2013 году. Можно предположить, что основой стала Open edX, которую основательно переделали, дописали и переписали. Но так как первоначально система была заточена на проведение MOOC (Massive Open Online Courses), то она не является полноценной системой для поддержки онлайн-обучения. Зато можно быстро создать и провести онлайн-курс.

Если у вас есть достаточный опыт работы с дистанционными курсами, то при наличии контента это можно сделать буквально за один день.

Есть существенный минус — практически все интересные возможности входят только в платную версию PRO, поэтому нам пришлось использовать бесплатный двухнедельный период для проведения соревнований, так как необходим был функционал «экзаменационный блок» для того, чтобы задания открывались только на заданное время.

Общий функционал по управлению курсом оставляет желать лучшего. Часть информации доступна только через выгружаемые отчеты, поэтому нет прозрачности в том, кто, когда и на какое время получал доступ к курсу.

Возможно, что компания сейчас тестирует свою ценовую политику на рынке онлайн-образования, поэтому для Enterprise версии установлена цена в 500 000 рублей в год. Цена скорее всего оправдана, так как с организации снимается головная боль по сопровождению высоконагруженного сервиса для дистанционного обучения. Скорее всего будем продолжать работать с этой системой, так как интересен функционал по автоматической проверке задач по программированию.

Zoom

zoom.us — сервис для проведения онлайн-конференций. Для проведения судейства использовались бесплатные версии, которые перезапускались ответственными каждые 40 минут. Для трансляции на youtube была приобретена платная версия на месяц тариф «Профессиональный», чтобы не перезапускать конференцию каждые 40 минут и осуществлять трансляцию и запись.

Сервис работает хорошо, только надо внимательно изучить настройки конференций на сайте, чтобы отключить все возможности, которые могут помешать проведению конференции. Или подключать к конференции только тех, кто будет вести себя предсказуемо. По сообщениям прессы сервис имеет серьезные проблемы с безопасностью.

ВКонтакте

vk.com — группа во вконтакте использовалась как основная площадка для проведения Открытых республиканских соревнований по образовательной и спортивной робототехнике, Республика Карелия, Петрозаводск — RoboSkills 2020.

Были задействованы все традиционные возможности по взаимодействию с группами. Но в очередной раз подтвердилось мнение о крайней небезопасности и дырявости системы в целом. За время проведения соревнований аккаунты наших администраторов и участников ломали несколько раз. Как они этого добиваются? Сколько вы видели взломанных аккаунтов в Facebook или Instagram?

Вывод: для собственной политики безопасности — этот программный продукт категорически запрещен для передачи любой информации.

Мессенджеры

Мессенджеры для общения с участниками: Telegram, WhatsApp и Discord. Хотелось остановиться на одном, но Telegram менее распространен и многие его не используют, так как он блокируется на территории РФ.

WhatsApp — очень не понравился, так как видны телефоны всех участников, что не очень хорошо. Против общения в Discord, также есть некоторое предубеждения части участников. В итоге пришлось использовать несколько мессенджеров, что было неудобно.

Инструментальные системы, в которых работали участники

Lego WeDo

Для работы с Lego WeDo используется среда с графическим языком программирования (версия ПО для WeDo 2.0), которая включает основные конструкции для создания программ и блоки для работы с датчиками, которые есть в конструкторах. Симулятора для этого конструктора пока на рынке нет. Но зато есть несколько инструментов для создания моделей (LDD, Studio, MLCad, LDCad).

Lego Mindstorms EV3

С Lego Mindstorms EV3 все гораздо интереснее. Он предлагает кроме программирования EV3-G с помощью стандартной среды (версия для последней Mac OS поддерживает язык программирования на базе Scratch), возможность работы с использованием языков программирования, таких как SmallBasic, Python, C. Наши участники использовали только EV3-G и SmallBasic.

При проведении онлайн соревнований идеальным способом является использование симулятора, так как в этом случае все участники могут запустить свои программы в одинаковых условиях. Мы рекомендовали участникам использовать Virtual Robotics Toolkits (VRT) в бесплатной пробной версии на две недели, так как этот продукт распространяется по платной подписке. Для быстрого начала в существующих мирах программа вполне подходит, но если нужно добавлять свои модели роботов, то необходимо время для того, чтобы с ней разобраться.

Решение задач на Arduino

Участники в состязании «Решение задач на Arduino», должны были использовать Arduino IDE, так планировалось первоначально. Но в процессе работы было предложено использовать Tinkercad.com. Это средство для симуляции работы с платой, электрическими и электронными комплектующими зарекомендовало себя отлично. Участники освоили его буквально за несколько часов. Для этого проводилось несколько консультаций до соревнований. В среде есть возможность организовывать классы, с которой до конца не разобрались и пришлось это делать прямо в процессе соревнований.

TRIK Studio

Работа по решению задач в TRIK Studio уже была понятна. Задачи предполагали работу 2D-робота в симуляторе в мире с заданной конфигурацией. Написание программ на языках Javascript и Python. Проверка заданий проходила в ручном режиме, так как не смогли подключить автоматическую проверку. У организаторов направления «Интеллектуальные робототехнические системы» Унивеситета Иннополис эта возможность реализована.

TRIK Studio — это российская разработка ООО «КиберТех», бесплатная среда, которая даже без использования конструктора позволяет изучать программирование роботов и реализовывать основные алгоритмы. Среда быстро развивается и разработчики активно исправляют найденные ошибки.

Вспомогательные инструменты

Также для организации работы использовались инструменты для совместной работы и офисные приложения Google и Microsoft, для создания дипломов и оформления Adobe Illustrator.

Для рекламы мероприятия лучше всего подходят партнерские соглашения с обменом публикациями и аудиторией. Много наши соревнования предложить не могут, но надеюсь, что пользу мы все-таки приносим. Немного рекламы не повредит, поэтому использовали рекламу во Вконтакте, Instagram и Facebook.

Для создания сайта roboskills.ru используется WordPress с темой Materialize. Сайт обновляется только перед соревнованиями.

Для трансляции использовалась OBS Studio.

Процедура проведения соревнований

Для каждого состязания была создана своя беседа в WhatsApp, через которую общались с участниками, и своя конференция в Zoom для того, чтобы можно было сдавать задания судьям. За день до соревнований все участники были приглашены на пробное соединение и проверку связи. И проверку того, что они видят «Обучающий этап» в Stepik. Как показала практика, у тех, кто не смог поучаствовать в пробном подключении, в день соревнований были трудности с подключением к курсу на Stepik, которые пришлось решать на ходу.

Открытие соревнований проходило с использованием Zoom-конференции, трансляция которой велась на Youtube. В конференцию были приглашены только гости, которые приветствовали участников мероприятия. Зрители смотрели трансляцию. После участников пригласили присоединиться к группам и приступить к решению задач.

Все задания открылись в Stepik одновременно, но стартовали участники самостоятельно. Время, выделяемое для выполнения задания, было фиксировано для каждого участника, и не зависело от времени начала выполнения задания. Для каждого состязания продолжительность задавалась индивидуально.

Cостязание «Робот WeDo»

Для состязания «Робот WeDo» был выбран формат онлайн-олимпиады, когда ребята отвечают на вопросы в течение двух часов. Примерно 60% вопросов были посвящены среде программирования и конструктору, а 40% логике, математике, алгоритмам. Особых проблем при проведении состязания не было. Дифференциация участников также прошла достаточно хорошо, и было просто определить места.

Задачи для Lego MindStorms

Задачи для Lego MindStorms можно было решать в виртуальной среде или на блоке. Команда должна была продемонстрировать свое решение судье в режиме онлайн-конференции в Zoom. Судьи парами присутствовали в сессионных залах и сообщали, когда они освободились, чтобы можно было к ним подключить очередного участника.

Были следующие проблемы: участникам приходилось ждать своей очереди, последовательность в которой была не достаточно очевидна. Конференцию приходилось перезапускать каждые 40 минут. Информацию на экране блока EV3 сложно было увидеть судьям.

Все задачи после их защиты, участники должны были прикрепить в задание на Stepik, для фиксации результата и решения проблемных ситуаций. Критерии оценивания были хорошо проработаны, что позволило легко определить победителей. Команды, в которых было несколько человек не смогли воспользоваться преимуществом, возможно только из-за наличия одного блока на команду. Кроме этого все команды решили, что задачи надо решать строго по порядку, что не позволило им выбрать те задачи, которые они могли бы решить быстрее. При подготовке команд надо обсуждать тактику работы.

Решение задач на Arduino

Решение задач на Arduino изначально предполагало такой же вариант работы судей, но было принято решение по работе в классах на Tinkercad, что затруднило организацию проверки. Но судьи быстро сориентировались и организовали проверку заданий по ссылкам. Все задания прикреплялись в stepik, что позволило зафиксировать все решения участников. Необходимо заранее фиксировать инструкциями правила работы судей и участников.

Решения в TRIK Studio

Решения в TRIK Studio загружались участниками, а затем проверялись вручную судьями. Общение с участниками проходило через Zoom и WhatsApp.

Творческий конкурс

Отдельно следует отметить проведение творческого конкурса, который провели на высоком уровне наши партнеры. Ребят приглашали присоединиться к конференции, все они ожидали своего участия в WhatsApp, по очереди. Судьи задавали вопросы. Итоги были подведены по оценочным листам.

Результаты и победители были объявлены сразу после соревнований на закрытии, которое проходило онлайн, или был указан день, когда эти результаты появятся в группе мероприятия и на Robofinist.

Проблемы и анализ

Опыт проведения соревнований показал, что они позволяют собрать участников со всей страны, а главное для нас, подключить наши удаленные районы. Так в соревнованиях впервые смогли поучаствовать команды из поселка городского типа Муезерский.
Надо проводить проверку готовности работы судей и участников с реальными средствами коммуникации, то есть тщательнее продумывать процедуру судейства. Нужны пошаговые инструкции для участников и судей.

Для проблем по подключению сделать отдельную процедуру, возможно в виде тикет-системы, иначе вопросы просто тонут в потоке сообщений, если участников больше, чем 20 человек.

Есть проблема с идентификацией участников, так как мы точно не знаем, кто сдает задачу. Прикрепление заданий в Stepik частично решило эту проблему, но возможны злоупотребления.

Для судейства использовать функционал Robofinist, который в этот раз не был задействован. В нем должны быть указаны критерии, так как судьям их сложно запоминать и легко ошибиться при вводе значений в большую таблицу.

Использовать только проверенные средства связи для передачи сообщений и ссылок на конференции и беседы.

Разобраться почему два раза блокировали трансляцию на Youtube.
Проводить онлайн соревнования по робототехнике нужно:

• это позволяет привлечь районы;
• с появлением цифровых дипломов необходимо задуматься об их удобном подтверждении и хранении;
• огромная благодарность сообществу робототехников за то, что у нас есть с кого брать пример и куда стремиться, а главное — всегда найти поддержку.

Для тех, кто дочитал, и остались вопросы, пишите — ответим.

Группа Roboskills ВКонтакте, Facebook RoboSkills.

Материалы статье в группе ВКонтакте.

Теги: headline, Республика Карелия, робототехника, соревнования