Когда соперники без остановки толкают твоего робота, красивая стратегия с тремя точками для стрельбы разваливается.
Арман Ілияс, десятиклассник РФМШ из Астаны, научил робота команды FoxSlide из FIRST TechChallenge попадать мячом в цель прямо на ходу. Потом вместе с наставником просчитал на модели, куда уходит точность: сколько съедает воздух, сколько собственная скорость робота и где никакая поправка уже не поможет.
В сезоне DECODE роботу FIRST Tech Challenge нужно забрасывать пластиковые мячи в ворота. Сначала FoxSlide стреляла только из трёх заранее выбранных точек на поле, стоя на месте. Потом соперники стали играть в жёсткую защиту: толкали робота без остановки, и спокойно встать и прицелиться было нельзя. Робот постоянно двигался в момент выстрела, и мячи стабильно перелетали цель. Арман говорит, что тогда команда поняла: на поле никто не даст постоять неподвижно, алгоритм нужно переписать так, чтобы робот попадал в движении.
Принцип простой, как пас на бегу. Если бросить мяч прямо перед собой, скорость бегущего прибавится к скорости броска, и мяч улетит дальше. Поэтому робот целится не в сами ворота, а в воображаемую точку, смещённую назад: алгоритм умножает текущую скорость на время полёта мяча и сдвигает прицел к себе. Идея «виртуальной цели» не новая, в соревновательной робототехнике это известный приём, и Арман сам пишет об этом в статье: он изучил движение снаряда и сложение скоростей, дошёл до этой идеи и реализовал её в алгоритме, а команда встроила его в робота и замерила всё нужное для расчётов.
До внедрения алгоритма, по словам команды, при стрельбе в движении было ноль попаданий. После запуска виртуальной цели робот попадал, как говорит Арман, практически всегда, а редкие промахи объяснялись просадками напряжения на батарее. Это оценка самой команды, точной статистики матчей у нас нет.
Чтобы понять, какая из ошибок важнее, Арман вместе с наставником по исследованию Газизом Турсыном (образовательная программа ADMIT) сделал модель полёта мяча. По словам Армана, формулу виртуальной цели вывел он, а модель собрал и посчитал Газиз. Результаты вошли в статью, которую журнал Central Asian ScientificJournal опубликовал в октябре 2026 года (№4 (32), ISSN 3135-3061). Это именно расчёт на модели, а не замеры на поле: модель двумерная, вращение мяча не учтено, а масса мяча оценена, а не взвешена. Код модели и её вывод авторы выложили в открытый доступ.
Три вывода
Первое: сопротивление воздуха не мелочь. Если считать полёт мяча без него, выстрел недолетает на 0,27 м с 1,75 м и на 0,85 м с 3,9 м, то есть теряется от 15 до 22% дальности. По словам Армана, больше всего его удивило именно это: сопротивление воздуха оказалось не просто погрешностью, а доминирующим фактором.
Второе: собственная скорость тоже дорого стоит. Каждый метр в секунду скорости, который робот не учитывает, даёт примерно полметра перелёта. На расчётной максимальной скорости 2,73 м/с перелёт на дистанции 2,5 м достигает 1,27 м, это почти в два раза больше ширины проёма ворот (67,3 см).
Третье: поправка работает. Если целиться на 0,5–1,5 м ближе, чем ворота, остаточная ошибка в расчёте составляет не больше 3 мм везде, где решение вообще существует.
Главное ограничение оказалось не про воздух и не про код, а про геометрию. Турель у FoxSlide стоит на высоте примерно 27 см (в расчётах взяли 30 см), и при таком положении ближе, чем примерно с 1,5 м мяч не попадает в ворота сверху: он достигает вершины траектории прямо у кромки и просто не падает внутрь. Это верно и для выстрела стоя, и для выстрела в движении.
Поднять механизм выше по правилам нельзя. Правило R105 ограничивает высоту 0,457 м в обычной игре, а правило G415 разрешает до 0,965 м только в последние 20 секунд и вне зон стрельбы. Поэтому Арман называет ближнюю зону не багом алгоритма, а фиксированным «слепым пятном», которое водителям нужно обходить тактически.
Исходные данные для модели команда собирала вручную. Для калибровки маховика задавали его скорость и угол наклона (от 30 до 60 градусов), измеряли дальность полёта мяча и по формуле дальности считали начальную скорость. Затем в Excel построили график связи скорости вращения маховика со скоростью запуска. Максимальную скорость робота 2,73 м/с команда рассчитала по паспортным данным: моторы goBILDA на 1150 об/мин с редукцией 24:55 (на выходе около 501 об/мин) и колёса mecanum от goBILDA. Зоны стрельбы (0,86–2,50 м и 2,50–3,90 м) измеряли рулеткой прямо на поле.
Арман занимается робототехникой с восьмого класса: начинал в лиге FLL в команде Fizmat Tech, в девятом перешёл в более сложную категорию FTC и присоединился к школьной команде FoxSlide. Сейчас в команде 11 человек. Пятеро отвечают за самого робота: 3D-моделирование, инженерию и программирование. Остальные ищут спонсоров, популяризируют робототехнику и связываются с профессионалами, чтобы получать обратную связь.
На чемпионате мира FIRST в Хьюстоне FoxSlide выступала в дивизионе Edison: 6 побед и 4 поражения в квалификации, 23-е место из 57 команд по официальным данным FIRST.
Как только анонсировали сезон BIOBUZZ, команда решила, что алгоритм виртуальной цели переедет на нового робота с первого дня. После турнира AI & Digital Bridge Cup в Астане в сентябре стало ясно, что стрельба на ходу станет ещё важнее: игра агрессивнее, соперники включают плотную защиту со старта. В новом сезоне команда заметила другую проблему: обратное вращение мяча (backspin) выбрасывает снаряды из ворот. Чтобы это предотвратить, на шутер поставят встречные валики (counter rollers). А блокировка базы (base locking) позволит фиксировать колёса на месте, чтобы соперники не могли сдвинуть робота.
Главный совет командам, которые начинают сезон с нуля, по словам Армана: не рассчитывать только на фиксированные точки для стрельбы. Соперники быстро просчитают их и будут постоянно толкать робота.
