Добавление ограничений в 2D-модель

• Структура описания ограничений

• Условия

• Атомарные условия

• Типы переменных и арифметические операции

• Триггеры

• Названия датчиков

• Дополнительные свойства робота

• Работа с экраном контроллера

• Пример добавления ограничений

Для подготовки упражнений для учеников существует возможность внесения ограничений с помощью редактирования XML-файла.

Ограничения бывают трех видов:

1. Временны́е. Например, лимит времени на исполнение задачи или конкретное действие в конкретный временной отрезок.

2. Пространственные. Например, добавление регионов («Старт», «Финиш») или запрет / принуждение робота, его датчика или какого-то подвижного предмета находиться в определенные промежутки времени в определенном месте.

3. Ограничения на устройства. Например, ограничение на набор датчиков или на поведение устройств.

Структура написания ограничений

Для описания ограничений используется главный тег <constraints>…</constraints>, в который вписываются все ограничения. Используется как контейнер. Ограничения описываются внутри тега, каждый дочерний тег должен быть одним из четырех:

Тег	Описание
timelimit	Временное ограничение.
constraint	Ограничение с произвольным условием, при нарушении которого будет выдана заданная ошибка.
event	Основной инструмент задания динамических ограничений. Используется как контейнер.
init	Безусловное событие, выполняющееся перед началом выполнения программы.

<constraints>...</constraints>

Основной тег, в который вписываются все ограничения. Используется как контейнер.

<constraints>
     <!-- Временное ограничение -->
     <timelimit value="30000"/>
     
     <!-- Ограничение с условием. При нарушении условия будет выдана ошибка -->
     <constraint checkOnce="true" failMessage="Робот должен находиться на старте перед запуском!">
          <inside objectId="robot1" regionId="start_zone"/>
     </constraint>
     
     <!-- Инициализация переменной x со значением 2 -->
     <init>
          <setter name="x">
               <int value="2"/>
          </setter>
      </init>

</constraints>

<timelimit/>

Временное ограничение. Является обязательным.

Атрибуты

Атрибут	Описание
value="значение"	Количество миллисекунд, через которое исполнение будет прекращено и выдана ошибка «Превышен лимит времени».

Синтаксис

<timelimit value="35000"/>

<constraint>...</constraint>

Ограничение с произвольным условием, при нарушении которого будет выдана заданная ошибка. Может использоваться как контейнер. Имеет один дочерний тег: <conditions>...</conditions>.

Атрибуты

Атрибут	Описание
checkOnce="true"	Логический атрибут. Если в значении стоит true, то ограничение будет проверено 1 раз при старте программы и больше проверяться не будет. Полезно, например, если нужно 1 раз проверить, что датчики расставлены верно, а дальше во время исполнения ничего не поменяется.
failMessage="Ошибка!"	Сообщение об ошибке, которое будет показано при нарушении ограничения.

Синтаксис

<constraint checkOnce="true" failMessage="Робот должен находиться на старте перед запуском!">

<!-- Проверяет при запуске, что на порту А1 установлен инфракрасный датчик расстояния -->
<constraint checkOnce="true" failMessage="У робота должен быть установлен инфракрасный датчик расстояния на порту А1">
    <equals>
        <typeOf objectId="robot1.A1"/>
        <string value="twoDModel::robotModel::parts::RangeSensor"/>
    </equals>
</constraint>

<!-- Проверяет, что робот находится в допустимом регионе на протяжении всего времени выполнения программы -->
<constraint failMessage="Робот покинул допустимую зону!">
    <inside objectId="robot1" regionId="warzone"/>
</constraint>

<event>...</event>

Основной инструмент задания динамических ограничений. Используется как контейнер.

Событие - это просто пара (условие, триггер).

Атрибуты

Атрибут	Описание
settedUpInitially="true"	Атрибут, позволяющий указать взведено ли событие при старте программы. Событие может быть взведено или спущено (setted up и dropped). Во взведенном состоянии событие выполняет свой триггер по выполнению своего условия, в спущенном оно просто игнорируется системой. Значение по умолчанию — false.
id="finish checker"	Уникальный идентификатор события. По этому идентификатору можно обращаться к данному событию из других. Опциональный.
dropsOnFire = "true"	Логический атрибут, который указывает, продолжать ли быть событию взведенным после его срабатывания или нет. Опциональный. Значение по умолчанию -- true.

Синтаксис

<event id="finish checker" settedUpInitially="false">
	<condition>
		<inside objectId="robot1" regionId="finish"/>
	</condition>
	<trigger>
		<success/>
	</trigger>
</event>

<init>...</init>

Безусловное событие, выполняющееся перед началом выполнения программы.

Пример

<!-- Перед началом выполнения программы заводим переменную "my_value" со значением два -->
<init>
    <setter name="my_value">
        <int value="2"/>
    </setter>
</init>

Условия

Теперь обсудим, какими могут быть условия в элементах <constraint> и <event>. Условия задаются с помощью тега <condition> в случае, если проверяется только одно из атомарных условий, или тега <conditions>, если проверяется составное условие.

<condition>...</condition>

Внутри этого тега описывается проверяемое условие.

Пример

<condition>
    <!-- Внутри тега описано условие равенства двух значений -->
    <equals>
        <objectState object="robot1.display.smiles"/>
        <bool value="true"/>
    </equals>
</condition>

<conditions>...</conditions>

Используется для создания составных условий. Обязательным атрибутом должна быть указана логическая связка. Связкой может быть and или or. Отрицание выражения задается тегом <not> без атрибутов. Среди подвыражений могут также встречаться другие элементы <conditions>.

Атрибуты

Атрибут	Описание
glue="and"	Логическая связка.

Синтаксис

<conditions glue="and">
   <!-- Условие1 -->
   <!-- Условие2 -->
   <!--    ...   -->
   <!-- УсловиеN -->
</conditions>

<conditions glue="and">
   <not>
      <!-- Условие1 -->
   </not>
</conditions>

<conditions glue="and">
   <timer timeout="1000" forceDropOnTimeout="true"/>
   <conditions glue="or">
      <greater>
         <objectState object="robot1.display.labels.size"/>
         <int value="20"/>
      </greater>
      <less>
         <objectState object="robot1.display.labels.size"/>
         <int value="19"/>
       </less>    
    </conditions>
</conditions>

Атомарные условия

Атомарное условие представляет собой один из следующих элементов:

Тег	Описание
equals, notEqual, greater, less	Операции сравнения значений.
inside	Позволяет задавать пространственные ограничения.
settedUp и dropped	Позволяет проверить, взведено событие или нет.
timer	Позволяет задать время в мс, после которого данное условие считается истинным.

<equals>...</equals>

Равно. Операция сравнения значений функциональных символов. Может использоваться как контейнер.

Синтаксис

<equals>
	<objectState object="robot1.display.labels.first.text"/>
	<string value="finish"/>
</equals>

<notEqual>...</notEqual>

Не равно. Операция сравнения значений функциональных символов. Может использоваться как контейнер.

Синтаксис

<notEqual>
	<objectState object="robot1.display.labels.first.text"/>
	<string value="finish"/>
</notEqual>

<greater>...</greater>

Больше. Операция сравнения значений функциональных символов. Может использоваться как контейнер.

Синтаксис

<greater>
	<objectState object="robot1.display.labels.size"/>
	<int value="0"/>
</greater>

<less>...</less>

Меньше. Операция сравнения значений функциональных символов. Может использоваться как контейнер.

Синтаксис

<less>
    <objectState object="robot1.display.labels.size"/>
    <int value="10"/>
</less>

<inside/>

Позволяет задавать пространственные ограничения.

Атрибуты

Атрибут	Описание
objectId="id"	id взятого объекта.
regionId="id"	id взятого региона.
objectPoint="center|all|any"	Осуществляет проверку того, что: center — центр объекта находится в зоне, all — все точки объекта находятся в зоне, any — хоть какая-то точка объекта находится в зоне

Синтаксис

<!-- Задаем ограничение на то, что объект робот находится в регионе с id=”start” -->
<inside objectId="robot1" regionId="start"/>

<settedUp/> и <dropped/>

Позволяет проверить, взведено событие или нет.

Атрибуты

Атрибут	Описание
id="event1"	Идентификатор проверяемого события

Синтаксис

<!-- Условие, что событие с id=”event1” взведено -->
<condition>
    <settedUp id="event1"/>
</condition>

<!-- Условие, что событие с id=”event2” опущено -->
<condition>
    <dropped id="event2"/>
</condition>

Пример

В условиях события “check event” проверяется, что другое событие с id=”Try move” находится во взведенном состоянии, а событие с id=”Go back” опущено и не выполняется. Если оба эти условия после проверки возвращают значение true, то программа успешно завершается.

<event id="check event" settedUpInitially="true">
    <conditions glue="and">
        <settedUp id="Try move"/>
        <dropped id="Go back"/>
    </conditions>
    <trigger>
        <success/>
    </trigger>
</event>

<timer/>

Предикат, который начинает выдавать true, когда с момента взведения данного события прошло заданное время, а до этого момента выдает false.

Атрибуты

Атрибут	Описание
timeout="1000"	Промежуток времени, через которой данный предикат станет истинным. Обязательный, значение должно быть неотрицательным и целочисленным.
forceDropOnTimeout="true"	Логический атрибут, позволяющий опустить событие, которое имеет в условии данный таймер. Если выставлен в true, событие будет опущено даже при наличии других активных таймеров и невыполненных условий. Опциональный. Значение по умолчанию -- true

Синтаксис

<timer timeout="1000" forceDropOnTimeout="false"/>

Пример

Рассмотрим использование <timer/> c различными значениями атрибута forceDropOnTimeout .

В событии “check region” проверяются временное и пространственное ограничения. Первое условие (timer) становится истинным спустя 1000мс, а до этого момента ложно. После этого его значение больше не изменяется. Второе условие (inside) проверяет, что робот находится в регионе с id=”start_zone”. В тот момент, когда оба этих условия будут выполнены одновременно, программа будет выполнена успешно.

1. Т. к. атрибут forceDropOnTimeout равен "false", то после заданного количества времени событие будет продолжать оставаться взведенным и ждать выполнения второго условия.

<event id="check region" settedUpInitially="true">
    <conditions glue="and">
        <timer timeout="1000" forceDropOnTimeout="false"/>
        <inside objectId="robot1" regionId="start_zone"/>
    </conditions>
    <trigger>
        <success/>
    </trigger>
</event>

2. Т. к. атрибут forceDropOnTimeout равен "true", то после заданного количества миллисекунд событие будет опущено, несмотря на наличие .другого условия. Таким образом, если в момент времени 1000 мс робот не находится в нужном регионе, то сообщение об успешном выполнении не будет выведено даже в случае, если робот окажется там спустя некоторое время.

<event id="check region" settedUpInitially="true">
    <conditions glue="and">
        <timer timeout="1000" forceDropOnTimeout="true"/>
        <inside objectId="robot1" regionId="start_zone"/>
    </conditions>
    <trigger>
        <success/>
    </trigger>
</event>

Типы переменных и арифметические операции

Переменная	Описание
int, double, string, bool	Целочисленная, дробная, строковая и логическая константы.
variableValue	Значение переменной.
objectState	Взять состояние объекта.
typeOf	Взять метатип объекта с заданным идентификатором.
minus, abs	Унарные арифметические функции, имеют ровно 1 дочерний элемент, значение которого должно быть целочисленным.
sum, difference, min, max	Бинарные арифметические функции, имеют ровно 2 дочерних элемента, значение каждого из которых должно быть целочисленным.

<int/>, <double/>, <string>, <bool/>

Задание константы.

Атрибуты

Атрибут	Описание
value="0″	Значение заданной константы.

Синтаксис

<int value="0"/>

<string value="finish"/>

<variableValue/>

Значение переменной.

Возможно взятие свойства какой-либо переменной, для этого используется точка. Например, значение rect.width вернет ширину прямоугольника, сохраненного в переменной rect.

Атрибуты

Атрибут	Описание
name="my_value"	Имя переменной

Синтаксис

<variableValue name="rotation"/>

<objectState/>

Взять состояние объекта.

Атрибуты

Атрибут	Описание
object="robot1.display.labels.size"	id взятого объекта.

Синтаксис

<objectState object="robot1.display.labels.first.text"/>

Пример

<!-- Присвоим переменной rotation значение угла поворота робота -->
<setter name="rotation">
     <objectState object="robot1.rotation"/>
 </setter>
<!-- Проверяем равно ли значение переменной rotation значению угла поворота робота -->
<equals>
   <variableValue name="rotation"/>
   <objectState object="robot1.rotation"/>
</equals>

<typeOf/>

Взять метатип объекта с заданным идентификатором. Например: если взять typeOf объекта wall с id=777, то он вернет, что тип этого объекта wall.

Чаще всего этот элемент будет нужен для проверки типа подключенных датчиков и моторов.

Атрибуты

Атрибут	Описание
objectId="id"	Уникальный идентификатор взятого объекта.

Синтаксис

<typeOf objectId="robot1.A3"/>

<minus>..</minus>, <abs>...</abs>

Унарные арифметические операции отвечающие за изменение знака и взятие модуля числа.

Синтаксис

<minus>
    <objectState object="robot1.rotation"/>
</minus>

<abs>
    <objectState object="robot1.rotation"/>
</abs>

Пример

<!-- Модуль разности переменной rotation и значения угла поворота робота -->
<abs>
    <difference>
        <variableValue name="rotation"/>
        <objectState object="robot1.rotation"/>
    </difference>
</abs>

<sum>, <difference>, <min>, <max>

Сумма и разность значений. Минимальное и максимальное значение.

Пример

<!-- Разность между переменной rotation и значением угла поворота робота -->
<difference>
       <variableValue name="rotation"/>
       <objectState object="robot1.rotation"/>
</difference>

<!-- Сумма переменной counter и единицы -->
<sum>
       <variableValue name="counter"/>
       <int value="1"/>
</sum>

Триггеры

Тег	Описание
trigger	Действие или группа действий, которые будут выполнены один или множество раз по факту выполнения условия события.
fail	Показать ошибку пользователю, завершить проверку задания.
success	Показать пользователю сообщение об успешном прохождении задания и завершить проверку.
setter	Установить значение переменной.
setUp, drop	Взводит или опускает событие
message	Выводит текст

<trigger>...</trigger>

Действие или группа действий, которые будут выполнены один или множество раз по факту выполнения условия события.

Синтаксис

<trigger>
	<success/>
</trigger>

<fail/>

Показать ошибку, завершить проверку задания.

Атрибуты

Атрибут	Описание
message="Неверный ответ!"	текст выведенной ошибки

Синтаксис

<fail message="Неверный ответ!"/>

<success/>

Задание успешно пройдено.

Атрибуты

Атрибут

Описание

deferred="false"

Опциональный. По умолчанию равен "false". При выставлении его в true данный триггер не остановит выполнение программы, т. е. чекер дождется конца программы и, либо скажет, что программа выполнена успешно, если ошибок не было, либо выпадет с ошибкой в противном случае. Другими словами атрибут deferred не позволяет получить ошибку "Программа закончилась, но задание не выполнено": программа либо завершится с успехом, либо с содержательной ошибкой типа "Превышен лимит времени".

Синтаксис

<success/>

<setter>...</setter>

Установить значение переменной

Атрибуты

Атрибут	Описание
name="my_value"	Название переменной

Пример

<!-- Создаем переменную total_score со значением 0.-->
<setter name="total_score">
       <int value="0"/>
 </setter>

<!-- Добавляем к переменной total_score + 2. -->
<setter name="total_score">
       <sum>
              <variableValue name="total_score"/>
              <int value="2"/>
       </sum>
</setter>

<setUp/>, <drop/>

Взводит или опускает событие

Атрибуты

Атрибут	Описание
id="finish checker"	id выбранного события

Пример

<!-- Запустить событие "finish checker" -->
<triggers>
				<setUp id="finish checker"/>
</triggers>

<message/>

Выводит текст в консоль

Атрибуты

Атрибут	Описание
text="Hello, world!"	Необходимый текст

<trigger>
<message text="Hello, world!"/>
</trigger>

При срабатывании такого триггера в консоль робота будет выведен текст "Hello, world!"

Названия датчиков

Датчики для робота TRIK

Название	Описание
twoDModel::robotModel::parts::RangeSensor	Датчик расстояния
trik::robotModel::twoD::parts::TwoDLightSensor	Датчик освещенности
twoDModel::robotModel::parts::TouchSensor	Датчик касания
trik::robotModel::twoD::parts::LineSensor	Датчик линии

Датчики для робота Lego EV3

Название	Описание
twoDModel::robotModel::parts::RangeSensor	Датчик расстояния
twoDModel::robotModel::parts::LightSensor	Датчик освещённости
twoDModel::robotModel::parts::TouchSensor	Датчик касания
twoDModel::robotModel::parts::ColorSensorRed	Датчик цвета (красный)
twoDModel::robotModel::parts::ColorSensorGreen	Датчик цвета (зеленый)
twoDModel::robotModel::parts::ColorSensorBlue	Датчик цвета (синий)
twoDModel::robotModel::parts::ColorSensorPassive	Датчик цвета (пассивный)
twoDModel::robotModel::parts::ColorSensorFull	Датчик цвета EVX/NXT (цвет)
twoDModel::robotModel::parts::ColorSensorAmbient	Датчик цвета EV3 (рассеянный)
ev3::robotModel::twoD::parts::GyroscopeSensor	Гиродатчик
ev3::robotModel::twoD::parts::GyroscopeSensor	Компас

Дополнительные свойства робота

Свойство	Описание
robot1.rotation	Позволяет узнать текущий угол поворота робота
robot1.x и robot1.y	Позволяет узнать координаты робота
robot1.led.color	Позволяет узнать цвет диода
robot1.marker.isDown	Проверяет, что у робота установлен маркер и он рисует линию на поле. Возвращает значения true или false
robot1.shell.lastPhrase	Узнать текст, который сказал робот

Работа с экраном контроллера

Свойство	Описание
robot1.display.sadSmiles	Проверяет, что на экране контроллера установлен грустный смайлик. Возвращает значение true или false.
robot1.display.smiles	Проверяет, что на экране контроллера установлен веселый смайлик. Возвращает значение true или false.
robot1.display.labels.first.text	Текст сообщения (label), которое было выведено на экран первым.
robot1.display.labels.last.text	Тест сообщения (label), которое было выведено на экран последним.
robot1.display.labels.size	Узнать количество label-ов, выведенных на экран.

Пример

Проверяем, что на экран контроллера было выведено слово “сообщение”. Регистр слова важен.

<equals>
        <objectState object="robot1.display.labels.first.text"/>
        <string value="сообщение"/>
</equals>

Пример добавления ограничений

Стартовав в синем квадрате, необходимо проехать вдоль стены с помощью датчика расстояния ИК до красного квадрата.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<root>
   <world>
      <background />
      <walls>
         <!-- Стена -->
         <wall id="{wall1}" end="300:150" begin="0:100" />
         <wall id="{wall2}" end="550:100" begin="300:150" />
         <wall id="{wall3}" end="650:200" begin="550:100" />
         <wall id="{wall4}" end="850:300" begin="650:200" />
         <wall id="{wall5}" end="1200:300" begin="850:300" />
         <wall id="{wall6}" end="1600:50" begin="1200:300" />
      </walls>
      <skittles />
      <balls />
      <colorFields />
      <images />
      <regions>
         <!-- Регионы -->
         <region visible="true" id="finish" x="1300" color="#ff0000" text="Finish" type="rectangle" width="300" textX="0" textY="0" y="-200" filled="true" height="300" />
         <region visible="true" id="start_zone" x="-50" color="#0000ff" text="Start" type="rectangle" width="150" textX="0" textY="0" y="100" filled="true" height="-150" />
         <region visible="false" id="warzone_1" x="-50" color="#ffff00" text="warzone1" type="rectangle" width="650" textX="0" textY="0" y="-50" filled="true" height="200" />
         <region visible="false" id="warzone_2" x="600" color="#ffff00" text="warzone2" type="rectangle" width="250" textX="0" textY="0" y="0" filled="true" height="250" />
         <region visible="false" id="warzone_3" x="850" color="#ffff00" text="warzone3" type="rectangle" width="750" textX="0" textY="0" y="50" filled="true" height="250" />
      </regions>
   </world>
   <robots>
      <!-- Описание робота -->
      <robot id="trikKitRobot" position="0:0" direction="0">
         <sensors>
            <sensor port="A1###input###А1###sensorA1" position="75:25" type="trik::robotModel::parts::TrikInfraredSensor" direction="45" />
            <sensor port="M3###output###JM3$$$C$$$3###" position="75:25" type="kitBase::robotModel::robotParts::Motor" direction="0" />
            <sensor port="M4###output###JM4$$$D$$$4###" position="75:25" type="kitBase::robotModel::robotParts::Motor" direction="0" />
         </sensors>
         <startPosition id="{ee2c46c1-23fc-4cda-98f4-77d9de775305}" x="25" y="25" direction="0" />
         <wheels left="M3###output###М3###" right="M4###output###М4###" />
      </robot>
   </robots>
   <constraints>
      <!-- Лимит на выполнение программы (30 секунд) -->
      <timelimit value="30000" />
      <!-- Зональное ограничение на начало езды. Проверяется один раз в начале программы -->
      <constraint checkOnce="true" failMessage="Робот должен находиться в синем квадрате перед запуском!">
         <inside regionId="start_zone" objectId="robot1" />
      </constraint>
      <!-- Ограничение на наличие и тип датчиков -->
      <constraint checkOnce="true" failMessage="Должен быть подключен только Датчик расстояния ИК на A1">
         <conditions glue="and">
            <equals>
               <typeOf objectId="robot1.A1" />
               <string value="trik::twoDModel::robotModel::parts::RangeSensor" />
            </equals>
            <equals>
               <typeOf objectId="robot1.A2" />
               <string value="undefined" />
            </equals>
            <equals>
               <typeOf objectId="robot1.A3" />
               <string value="undefined" />
            </equals>
            <equals>
               <typeOf objectId="robot1.A4" />
               <string value="undefined" />
            </equals>
            <equals>
               <typeOf objectId="robot1.A5" />
               <string value="undefined" />
            </equals>
            <equals>
               <typeOf objectId="robot1.A6" />
               <string value="undefined" />
            </equals>
            <equals>
               <typeOf objectId="robot1.D1" />
               <string value="undefined" />
            </equals>
            <equals>
               <typeOf objectId="robot1.D2" />
               <string value="undefined" />
            </equals>
         </conditions>
      </constraint>
      <!-- Контроль езды робота -->
      <constraint failMessage="Робот попытался выехать из разрешенной зоны!">
         <conditions glue="or">
            <inside regionId="warzone_1" objectId="robot1" />
            <inside regionId="warzone_2" objectId="robot1" />
            <inside regionId="warzone_3" objectId="robot1" />
         </conditions>
      </constraint>
      <!-- Событие, проверяющее не заехал ли робот в зону финиша -->
      <event settedUpInitially="true">
         <condition>
            <timer timeout="100" forceDropOnTimeout="true" />
         </condition>
         <trigger>
            <setUp id="finish checker" />
         </trigger>
      </event>
      <!-- Событие, оповещающее об успешном выполнении программы -->
      <event id="finish checker" settedUpInitially="false">
         <condition>
            <inside regionId="finish" objectId="robot1" />
         </condition>
         <trigger>
            <success />
         </trigger>
      </event>
   </constraints>
</root>