Инженерный тур. 1 этап

Первое задание предназначено для проверки настроек вашего программного обеспечения. Ответ содержится в тексте задачи, убедитесь, что вы получаете его правильно.

1. Создайте кубик со стороной 30 мм, как представлено на рис. 1.1.
2. Вычислите объем детали при помощи вашего ПО — должно получиться 27000 \(\textrm{мм}^{3}\).

3. Каждое ребро кубика скруглите радиусом 3 мм.

   
   Рис. 1.1. Калибровочный куб

4. Вычислите объем полученной детали при помощи вашего ПО — должно получиться \(26340{,}849\) \(\text{мм}^3\).
5. Установите материал кубика — алюминий (\(\rho=2{,}7~\text{г}/\text{см}^3\)).
6. Вычислите массу полученной детали при помощи вашего ПО. Она должна получиться примерно \(0{,}0712\) кг.
7. Запишите массу полученной детали в ответ в граммах с точностью до \(0{,}1\) г.

Однажды при исследовании поверхности Луны с помощью робота космонавт Василий по неосторожности сломал последнему манипулятор, неудачно попытавшись протиснуть захват между камнями. Исследования нужно было продолжать, поэтому Василий решил починить робота и изготовить сломанную деталь. Помогите космонавту разработать ее 3D-модель по чертежу.

Последовательность действий:

1. Сделайте 3D-модель детали (рис. 1.2) согласно чертежу (рис. 1.3), имея ввиду, что размеры указаны в миллиметрах.
2. Установите материал — алюминий. Плотность \(2{,}7~\text{г}/\text{см}^3\).
3. Укажите объем полученной детали с точностью \(1\%\) и округлением до 1 \(\text{мм}^3\).

Теперь, когда сломанная деталь починена и можно продолжать исследования, Василий задумался о том, что во избежание повторения ситуации с поломкой, ему необходимо немного доработать захват робота. Василий придумал нарастить звено дополнительной деталью.

Последовательность действий:

1. Сделайте 3D-модель детали согласно чертежу (рис. 1.4), имея ввиду, что размеры указаны в миллиметрах.
2. Установите материал — латунь. Плотность \(8{,}470~\text{г}/\text{см}^3\).
3. Запишите вес детали в граммах с точностью \(1\%\) и округлением до 0,1 г.

Наконец, все детали, необходимые для ремонта, спроектированы. Василий будет их собирать, используя винты М4\(\times\)8 (рис. 1.5), правда, деталь из латуни оказалась тяжелой, и космонавт сделал ее из очень секретного космического материала с плотностью \(1{,}345~\text{г}/\text{см}^3\).

Винты изготовлены в соответствии со стандартом DIN 7985 из стали. Для расчетов переопределите массы винтов, для М4\(\times\)8 — 2 г.

Рассчитайте массу собранной детали. Запишите ответ и округлите до 0,1 г. Допустимая погрешность \(0{,}5\%\).

Свершилось! Модифицированное звено манипулятора установлено на робота, и теперь Василий может продолжить работу. Однако с роботами всегда все непросто — управляющая программа рассчитана на работу только с оригинальной деталью, а чтобы она учитывала сборку из двух деталей, которую установил Василий, необходимо внести корректировку — указать смещение центра масс нового звена (сборка из задачи \eqref{aero-first-task-04}) относительно старого (модель задачи \eqref{aero-first-task-02}).

Для расчетов выберите правильную точку начала координат, она совпадает с местом крепления оригинальной детали (рис. 1.6).

1. На схеме указано направление координатных осей и место, в котором находится точка начала отсчета.
2. Рассчитайте координаты \(X\) центра масс оригинальной детали.
3. Рассчитайте координаты центра масс собранной конструкции.

Найдите смещение, необходимое Василию. Для этого:

1. Посчитайте разность положений центра масс нового и старого звена по всем трем осям (\(Dx\), \(Dy\), \(Dz\)).
2. Вычислите расстояние между центрами масс нового и старого звена в миллиметрах.

Соотнесите компоненты Arduino с их описанием.

Какой из следующих типов двигателей может использоваться с платой Arduino для создания робота, который может точно управлять своим положением?

1. Коллекторный двигатель постоянного тока.
2. Серво.
3. Шаговый двигатель.
4. Генератор.

Соотнесите функции Arduino с их описанием.

Определите, какие действия выполняют следующие строки кода.

    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
    delay(1000);
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
    delay(1000);

1. Включает встроенный светодиод на 1 с, затем выключает его на 1 с.
2. Включает встроенный светодиод на 1000 мс.
3. Включает внешний светодиод, подключенный к пину 13.
4. Считывает состояние встроенного светодиода.

С помощью Arduino Uno, резистора на 10 кОм и кнопки собрана следующая схема (рис. 2.1).

Кнопка имеет следующую схему (рис. 2.2).

На Arduino IDE загружен и работает код.

const int buttonPin = 4;
int oldValue = HIGH; // default/idle value for pin 4 is high.

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Press the button.");
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
}

void loop()
{
  int newValue = digitalRead(buttonPin);
  if(newValue != oldValue)
  {
    if(newValue == HIGH)
    {
      Serial.println("The button is pressed.");
    }
    else
    {
      Serial.println("The button is released.");
    }
    oldValue = newValue;
  }
  delay(100);
}

Для решения данной задачи рекомендуется воспользоваться сервисом: https://wokwi.com.

Определить, какое состояние будет передаваться в Serial-порт, когда кнопка нажата и зажата:

1. Press the button.
2. The button is pressed.
3. The button is released.

В наличии у программиста Василия оказался Дисплей LCD 16\(\times\)2 (\(\textrm{I}^2\textrm{C}\)) и Arduino Uno. Он написал код для того, чтобы с помощью этого признаться в любви конструктору Кате. Но вот незадача — он совсем не знает, как подключить этот дисплей, чтобы все нормально функционировало. Помогите Василию подключить дисплей, чтобы его код заработал.

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);

void setup() {
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(1, 0);
  lcd.print("I Love Kate!");
}

void loop() {
  lcd.setCursor(7, 1);
  lcd.print(millis() / 1000);
}

Для решения данной задачи рекомендуется воспользоваться сервисом: https://wokwi.com.

Сетка сопоставления приведена в таблице 1.

Инженер Виталий собрал схему для управления сервоприводом с помощью потенциометра (рис. 2.3), написал код, но что-то пошло не так, и ничего не работает.

Помогите Виталию и найдите номер строки, в которой закралась ошибка.

#include <Servo.h>

Servo myservo;

int potpin = 2;
int val;

void setup() {
  myservo.attach(9);
}

void loop() {
  val = analogRead(potpin);
  val = map(val, 0, 1023, 0, 180);
  myservo.write(val);
  delay(15);
}

Для решения данной задачи рекомендуется воспользоваться сервисом: https://wokwi.com.

Робот должен суммировать цифры идентификатора ресурса, чтобы понять, сколько единиц ресурса необходимо для выполнения задания. Напишите программу на языке Python 3, содержащую функцию resource_sum(identifier), которая принимает числовой идентификатор ресурса и возвращает сумму его цифр.

Напишите программу, в которой рассчитывается пройденный путь одноколесным роботом, если известны радиус его колеса и число совершенных полных оборотов колеса. Округлите число \(\pi\) до \(3{,}14\).

Формат входных данных

Вводятся два положительных числа в одну строку через пробел: радиус колеса и количество полных оборотов.

Формат выходных данных

Выведите одно число, округленное до сотых.

Робот может двигаться только по вертикали (вперед – назад), горизонтали (влево – вправо) и по диагонали шахматного поля (рис. 3.1). Напишите программу, которая определяет, может ли робот попасть с первой заданной клетки на вторую одним ходом.

Формат входных данных

Вводится 2 пары чисел от 1 до 8 каждое (всего 4 числа), задающие положение первоначальной и конечной клеток по горизонтали и вертикали соответственно.

Формат выходных данных

Выведите YES, если из первой клетки одним ходом робот можно попасть во вторую, или NO в противном случае.

Два робота, Альфа и Бета, — ведущие специалисты в области робототехники и искусственного интеллекта. Когда-то они основали крупнейший научный центр по разработке роботов, который объединил инженеров и программистов со всего мира. Даже спустя годы Альфа и Бета остаются активными участниками всех значимых проектов. Когда исследователи обнаружили остатки древнего робототехнического комплекса, построенного неизвестной цивилизацией, Альфа и Бета первыми отправились на место находки. Ведь древние роботы были невероятно продвинутыми, и любое их изучение могло значительно подтолкнуть современные разработки.

Добравшись до комплекса, роботы увидели лишь слегка выступающую из скалы металлическую стену, разделенную на небольшие одинаковые секции.

— Где же вход? — спросил Альфа.

— Очевидно, он скрыт, — ответил Бета. — Ты же не думал, что древние роботы оставили бы открытый доступ к своим разработкам. У них всегда были продуманные системы защиты. Но я почти уверен, что где-то среди этих секций есть настоящий вход. Причем во всех известных нам комплексах древних роботов двери всегда были ровно в три такие секции шириной.

— Но как нам их найти? Стена огромная, а сканирование всей поверхности потребует значительных ресурсов и времени, — задумался Альфа.

— Я чувствую, что хоть на всей стене действует система маскировки, ее интенсивность разная. И скорее всего, она сильнее всего там, где находится дверь. Я уже запустил программу анализа магнитных полей, и скоро у нас будет информация о том, с какой силой поле действует на каждой из секций. Нам останется лишь выбрать три подряд идущие секции с максимальной суммарной силой поля и сосредоточить на них ресурсы для открытия двери.

Формат входных данных

В первой строке дано единственное целое число \(n\) — количество секций стены (\(3 \leqslant n \leqslant 100\)). Во второй строке через пробел записаны \(n\) положительных целых чисел \(a_i\) — сила магнитного поля на каждой из секций (\(1 \leqslant a_i \leqslant 100\)).

Формат выходных данных

Выдайте через пробел два числа — максимальную суммарную силу поля возле трех подряд идущих секций стены и номер средней из них.

Сопоставьте термины используемые в ROS (Robot Operating System) с их описаниями.

Сопоставьте методы библиотеки rospy с их описаниями.

Сопоставьте типы сообщений ROS с их примерами использования.