FIRST Tech Challenge

FIRST Tech Challenge (FTC) — международное соревнование по робототехнике для школьников и студентов в возрасте от 12 до 18 лет, организованное фондом FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology). FTC представляет собой инженерный вызов, в рамках которого команды проектируют, собирают и программируют роботов для выполнения определённых задач на игровом поле в течение заданного времени. Соревнование сочетает в себе элементы спорта, науки и командной работы, способствуя развитию технических навыков, критического мышления и умения сотрудничать.

История

Основание и развитие

FIRST Tech Challenge был основан в 2005 году как преемник программы FIRST Vex Challenge, которая, в свою очередь, возникла из сотрудничества фонда FIRST и компании Innovation First International (производителя платформы Vex). Целью создания FTC было предоставление доступного и масштабируемого формата соревнований по робототехнике для среднего и старшего школьного возраста, в отличие от более сложной и дорогостоящей программы FIRST Robotics Competition (FRC) для старшеклассников.

Первые сезоны FTC проводились с использованием платформы Vex, но с 2012 года фонд FIRST перешёл на собственную платформу — FTC SDK (Software Development Kit), основанную на контроллерах REV Robotics и программировании на Java или Blocks. Это позволило унифицировать оборудование и упростить процесс обучения для участников.

Распространение в мире

К 2024 году FTC охватывает более 70 стран мира, включая США, Канаду, Великобританию, Китай, Индию, Австралию, страны Европы и Латинской Америки. В России соревнования FTC проводятся с 2018 года при поддержке образовательных организаций и корпоративных партнёров, таких как «Робофинист» и «Иннополис». Ежегодно в мире участвует более 30 000 школьников, объединённых в 7 000 команд.

Структура соревнования

Игровой сезон

Каждый сезон FTC длится с сентября по апрель и включает несколько этапов:

Публикация задания — в сентябре FIRST публикует описание игрового поля, правила и задачи нового сезона.
Квалификационные турниры — команды участвуют в региональных и национальных отборочных соревнованиях.
Чемпионат мира — финальный этап, проходящий в апреле в Хьюстоне (США, штат Техас). В нём участвуют лучшие команды со всего мира.

Формат матчей

Соревнования проводятся в формате альянсов: две команды (по две команды в каждом альянсе) соревнуются друг с другом на игровом поле размером 3,66×3,66 метра. Матч длится 2 минуты 30 секунд и делится на два периода:

Автономный период (30 секунд) — робот управляется исключительно заранее написанной программой без вмешательства оператора.
Управляемый период (2 минуты) — операторы управляют роботом с помощью пульта дистанционного управления.

В конце матча команды могут выполнять дополнительные действия (например, парковку или подъём на специальные конструкции) для получения бонусных очков.

Игровые задания

Каждый сезон FTC имеет уникальную тему и набор задач. Например, сезон 2023–2024 годов назывался «CENTERSTAGE» и включал:

Сбор и перемещение игровых элементов (кубов и колец) в определённые зоны.
Установку элементов на специальные стойки.
Выполнение автономных задач, таких как распознавание цветов и навигация по маркерам.

Очки начисляются за точность, скорость и сложность выполненных действий.

Технические требования

Оборудование

Команды FTC используют стандартизированный набор компонентов, включающий:

Контроллер — на базе REV Robotics Control Hub (на платформе Android) или аналогичного устройства.
Двигатели — сервомоторы и постоянные двигатели (например, REV HD Hex Motor).
Сенсоры — датчики цвета, расстояния (ультразвуковые или инфракрасные), гироскопы, энкодеры.
Конструкционные элементы — алюминиевые профили, пластиковые детали, колёса, ремни и шестерни.
Пульт управления — стандартный геймпад (например, Logitech F310).

Все компоненты должны соответствовать спецификациям FIRST, чтобы обеспечить честную конкуренцию.

Программирование

Программирование роботов FTC осуществляется на одном из трёх языков:

Java — основной язык для разработки сложных алгоритмов, включая компьютерное зрение и навигацию.
Blocks — визуальная среда программирования на основе блоков, подходящая для начинающих.
OnBot Java — онлайн-редактор, позволяющий писать код прямо в браузере.

Для автономного периода используются алгоритмы, основанные на данных с сенсоров, а также библиотеки FIRST SDK, включающие инструменты для работы с компьютерным зрением (например, Vuforia или TensorFlow Lite).

Критерии оценки

Помимо результатов матчей, команды FTC оцениваются по нескольким категориям:

Инженерный дизайн — качество конструкции, надёжность и инновационность робота.
Программирование — сложность и эффективность кода.
Командная работа — взаимодействие внутри команды, распределение ролей и решение проблем.
Влияние на сообщество — участие команды в популяризации STEM (наука, технологии, инженерия, математика) среди сверстников и младших школьников.

На чемпионате мира вручаются награды, такие как «Победитель альянса», «Инженерное вдохновение» и «Выдающаяся команда».

Значение и влияние

Образовательный аспект

FTC способствует развитию практических навыков в области инженерии, программирования и проектного управления. Участники изучают основы механики, электроники и автоматизации, а также учатся работать в команде, управлять временем и презентовать свои проекты. Многие выпускники FTC продолжают образование в технических вузах и строят карьеру в сфере высоких технологий.

Социальное воздействие

Программа FIRST, включая FTC, направлена на формирование у молодёжи интереса к науке и технологиям, особенно среди девочек и представителей малообеспеченных сообществ. В рамках FTC действуют программы наставничества, где профессиональные инженеры и преподаватели помогают командам. Согласно данным FIRST, 87% участников FTC заявляют о повышении интереса к STEM-карьере.

Критика

Некоторые эксперты отмечают, что высокая стоимость оборудования (от 1 500 до 5 000 долларов США на команду) может ограничивать доступность FTC для школ с низким бюджетом. FIRST пытается решить эту проблему через гранты и спонсорскую поддержку, но в ряде регионов, включая Россию, участие остаётся платным и требует привлечения внешних спонсоров.

Интересные факты

В сезоне 2020–2021 годов из-за пандемии COVID-19 соревнования FTC впервые прошли в полностью дистанционном формате — команды представляли видеозаписи работы роботов и отчёты.
Роботы FTC могут весить до 18 килограммов и иметь размеры не более 45×45×45 сантиметров в начале матча.
В 2023 году команда FTC из России (г. Казань) заняла призовое место на чемпионате мира в категории «Инженерное вдохновение».

Источники

FIRST Tech Challenge Game Manuals (сезоны 2005–2024).
Официальный сайт FIRST (www.firstinspires.org).
Материалы образовательной программы «Робофинист» (Россия).
Статья «FIRST Tech Challenge: A Review of the Program» в журнале Journal of STEM Education, 2022.
Интервью с участниками и организаторами FTC на конференции «Иннополис-2023».

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →