Jelcz-Laskowice/Wrocław
Studencki projekt
University Rover Challenge to coroczny konkurs robotów, organizowany przez The Mars Society. Rywalizacja odbywa się w USA, na pustyni, w stanie Utah. Co roku uczestniczą w niej zespoły studenckie z całego świata. Muszą stworzyć łazika, zdolnego do pokonywania dużych odległości w trudnym terenie oraz wykonywania zadań podobnych do tych, które wykonują roboty na Marsie. URC 2013 rozgrywano na przełomie maja i czerwca. Z 14 drużyn, trzy były z Polski. Wygrała ekipa z Politechniki Białostockiej, ze swoim łazikiem - Hyperion. Robot Scorpio III, zbudowany przez studentów Politechniki Wrocławskiej, zajął drugie miejsce, a dopiero trzecie jedna z drużyn USA. Zwycięzca zdobył aż 493 punkty, na 500 możliwych. Drużyna z Wrocławia otrzymała 401 punktów. Jej jelczański przedstawiciel opowiedział nam o przebiegu rywalizacji.
Przygotowania
Wrocławski zespół "PWR Rover Team" to 13 osób z koła naukowego "Off Road". To przede wszystkim studenci automatyki i robotyki, ale również optyki, mechaniki oraz doktorant z Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki - Krystian Jankowski. Pierwotny Scorpio powstał 2 lata temu. Na zawodach w Utah zajął czwarte miejsce, niezłe jak na debiutanta. Rok później wywalczył piątą lokatę, by na przełomie maja i czerwca 2013 wskoczyć na drugi stopień podium. Skąd pomysł na konstruowanie robotów? - To inicjatywa chłopaków z wydziału mechanicznego - wyjaśnia Krystian Jankowski. - Spotykali się w ramach koła "Off Road" i dwa lata temu po raz pierwszy wzięli udział w tym projekcie. Spisali się nieźle, więc próbowali dalej. Rok temu przyłączyłem się do nich. Zespół wciąż się zmienia. Jedni przychodzą, inni odchodzą, kończą studia. Obecna ekipa mocno się różni od pierwotnej.
Jak powstaje Scorpio? Problemem jest czas, którego studenci stacjonarni nie mają zbyt wiele. Starają się spotykać możliwie jak najczęściej. Wtedy omawiają szczegóły i rozdzielają zadania. - Raz w tygodniu organizujemy spotkanie, na którym staramy się być wszyscy - opowiada Krystian. - Wiadomo, bywa różnie, każdy z nas ma swoje wykłady, ćwiczenia, laboratoria. Do tego dochodzą inne, pozastudenckie obowiązki. Jak już się zobaczymy, to przydzielamy zadania, które każdy realizuje samodzielnie.
Mechanicy odpowiadają za część mechaniczną, a elektronicy za elektroniczną. - Ja z kolegą stworzyliśmy całą elektronikę - wyjaśnia jelczanin. - Pozostała część grupy zajmowała się stroną mechaniczną, budową podwozia, nadwozia i manipulatorów, czyli elementów, które służą do wykonywania precyzyjnych zadań.
Robot w każdym kolejnym roku jest ulepszany. Pierwsza wersja bardzo różniła się od obecnej. Od dwóch lat studenci wykorzystują przestrzenną konstrukcję mechaniczną. Spisuje się bardzo dobrze, więc będą ją wykorzystywali w kolejnych edycjach University Rover Challenge. - W tym roku ulepszyliśmy przede wszystkim elektronikę, która wcześniej była o wiele mniej zaawansowana - mówi Jankowski. - Z biegiem czasu wiem, że teraz zrobiliśmy ją dużo lepiej. Użyliśmy wielu elementów, które kupiliśmy w zeszłym roku. Wydaliśmy około 20 tysięcy złotych, co przy limicie finansowym 15 tysięcy dolarów nie jest dużą kwotą. Na szczęście większość kosztów pokrywa Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Pomagają również uczelnie, oraz firmy prywatne, które oferują wsparcie, w zamian za umieszczenie ich logo na łaziku.
Scorpio III był gotowy na dwa tygodnie przed zawodami. Przed wyjazdem, drużyna musiała go dostarczyć do USA. Najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem był transport grupowy. Z takiej opcji skorzystali wrocławscy i białostoccy studenci. Politechnika Rzeszowska wybrała innego przewoźnika, co nie do końca im się opłaciło. - Czekali na robota dwa dni dłużej niż my - wyjaśnia doktorant Politechniki Wrocławskiej. - Cały grafik im się rozsypał, bo to, co robimy w Polsce, to nie wszystko. Zanim rozpoczniemy URC, musimy złożyć łazika, który jest przewożony w specjalnych skrzyniach - rozłożony na części. Ostatnie przygotowania przed konkursem są bardzo ważne.
Ze względów finansowych, tylko osiem z trzynastu osób mogło polecieć z Wrocławia do USA. Był wśród nich Krystian Jankowski. Wyróżniono tych, którzy włożyli najwięcej pracy i poświecili najwięcej czasu, przy budowie robota. Niekompletna drużyna spisała się świetnie.
Witamy w Utah!
Tegoroczna edycja University Rover Challenge rozpoczęła się 30 maja. Przez trzy dni zdalnie sterowane łaziki rozpoznawały teren, poszukiwały śladów życia w próbkach gleby i pomagały zaginionym astronautom.
Pierwsze zadanie nieco zaskoczyło wrocławską ekipę. Polegało na przejechaniu przez wytyczone bramki, oddalone najdalej kilometr od bazy, z której sterowano robotem. W sumie było ich pięć. Każda kolejna miała sprawiać robotom więcej problemów. - Pierwsza bramka była o tyle prosta, że wystarczyło przez nią przejechać - opowiada Krystian. - Przy drugiej były kamienie, co trochę utrudniło sprawę. Kolejne również miały kamienie, ale były na coraz wyższych wzniesieniach. Ostatecznie udało nam się przejechać przez cztery, z pięciu bramek. Mocno walczyliśmy o pokonanie ostatniej, było dużo emocji, ale ześlizgnęliśmy się z pobocza i niestety się nie udało.
W drugiej konkurencji łazik, mając namiary GPS, musiał znaleźć od dwóch to pięciu astronautów i dostarczyć im paczki. Scorpio III bardzo dobrze sobie z tym poradził, zdobywając 80 na 100 możliwych punktów. - Dostaliśmy cztery paczki, każda o innej wadze i rozmiarze - relacjonuje jelczanin. - Astronauci byli rozmieszczeni bardzo różnie. Na płaskich terenach, na górkach, na kamieniach. Poszło nam bardzo dobrze. Mieliśmy tylko jeden problem, gdyż złamał się maszt od anteny. Na szczęście w tej konkurencji była możliwość naprawy łazika kosztem 10 punktów. Skorzystaliśmy z niej, ale i tak uzyskaliśmy niezły wynik.
Następnym zadaniem był "panel operatorski". Łazik musiał go znaleźć i wykonać przy nim dziewięć czynności. Wrocławianie przebrnęli przez sześć: - Musieliśmy wyczyścić panel, przeczytać, co należy zrobić i dokonać pomiaru napięcia. Zdobyliśmy ponad siedemdziesiąt punktów.
Prezentacja drużyny i robota również była punktowana. Uczestnicy konkursu musieli dokładnie opowiedzieć o specyfice Scorpio III. O zamontowanych elementach oraz o tym jak i z czego został zbudowany. Duże wrażenie na komisji wywarły cordurowe koła: - Cordura to bardzo wytrzymały materiał, stosowany również w plecakach turystycznych. Jury było pozytywnie zaskoczone tym pomysłem. Sprawdzano także wagę łazika, który nie powinien być cięższy, niż 50 kg. Wrocławski ważył 36 kg.
Ostatnia konkurencja polegała na poszukiwaniu życia: - Musieliśmy wydobyć próbkę, nie cięższą niż 25 g, z głębokości 5 cm, a potem zbadać, czy istnieją w niej najmniejsze istoty żyjące, czyli bakterie.
Drużyna Krystiana Jankowskiego zdobyła 401 punktów co zapewniło jej najwyższe w historii, drugie miejsce. Białostocki Hyperion, zdeklasował przeciwników, tracąc we wszystkich zadaniach zaledwie 7 punktów. Jelczanin tłumaczy, skąd się wzięła tak duża ich przewaga nad resztą stawki: - Ich robot był całkiem inaczej zorganizowany mechanicznie i elektronicznie. Mieli lepsze koła - szersze, z większym bieżnikiem. Trochę lepiej zorganizowali podwozie, silniki wepchali w koła. Ich zawieszenie było zależne, a u nas każde koło było zasilane osobno. Gratulacje dla nich, bo wykonali świetną robotę.
Zwycięzcy otrzymali nagrodę pieniężną. Dla wszystkich uczestników University Rover Challenge, zwłaszcza dla tych, którzy zajęli czołowe miejsca, jest to wielkie osiągnięcie na skalę międzynarodową: - Można powiedzieć, że polskie łaziki marsjańskie są najlepsze na świecie. To wielkie wyróżnienie dla kraju, ale także dla Białegostoku i Wrocławia. Dla nas, konstruktorów, to świetna pozycja w CV.
Nie można jednoznacznie stwierdzić, czy tego typu łaziki wylądują kiedyś na Marsie. - Myślę, że NASA ma dużo lepsze rozwiązania niż nasze - twierdzi Krystian Jankowski. - Jesteśmy tylko studentami i nie mamy wątpliwości, że pracujący tam profesorowie znają się o wiele lepiej od nas. Nie jest jednak wykluczone, że wykorzystają któreś ze studenckich zastosowań. To byłoby gigantyczne wyróżnienie.
Co dalej?
Scorpio III przebywa aktualnie na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej, w budynku B5. Można przyjść i go zobaczyć. Będzie również prezentowany na dniach otwartych, które odbędą się na początku roku akademickiego. Konstruktorzy mają za sobą pokaz na wrocławskiej Pergoli i kilka występów w ogólnopolskich telewizjach. W czasie wakacyjnym chętnie prezentują robota. W październiku wrócą do pracy, by ulepszyć łazika i w przyszłym roku powalczyć o zwycięstwo w URC. - Na pewno będziemy chcieli popracować nad elektroniką i podwoziem - zapewnia młody naukowiec z PWr. - Może zmienimy manipulator, żeby był bardziej precyzyjny. W październiku zrobimy spotkanie organizacyjne, wtedy wszystko ustalimy i zaczniemy pracować nad Scorpio IV. Na pewno zmieni nam się trochę ekipa. Do koła "Off Road" może dołączyć każdy, kto ma na tyle chęci i wolnego czasu, by poświęcić się temu projektowi.
Marsjańska przygoda trwa. Czy kolejny Scorpio będzie lepszy od poprzednika? Czy drużyna z Wrocławia jest w stanie powalczyć o zwycięstwo? Przekonamy się za rok.
Drużyna z Politechniki Wrocławskiej
- Dorota Budzyń - automatyka i robotyka, Wydział Mechaniczny
- Konrad Cop - automatyka robotyka, Wydział Mechaniczny
- Piotr Dutkiewicz - automatyka i robotyka, Wydział Mechaniczny
- Szymon Dzwończyk - mechanika i budowa maszyn, Wydział Mechaniczny
- Krystian Jankowski - doktorant Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki
- Maksymilian Kowalczuk - mechanika, Wydział Mechaniczny
- Łukasz Leśniak - automatyka i robotyka, Wydział Mechaniczny
- Julia Marek - optyka, Wydział Podstawowych Problemów Techniki
- Jan Nowak - automatyka i robotyka, Wydział Mechaniczny
- Michał Ogórek - automatyka i robotyka, Wydział Elektroniki
- Rafał Sokaluk - automatyka i robotyka, Wydział Mechaniczny
- Krzysztof Szczurek - indywidualny program studiów, Wydział Mechaniczny
- Jan Unold - automatyka i robotyka, Wydział Mechaniczny
Robot Scorpio III
To rozwinięcie konstrukcji Scorpio II. Pojazd przegubowy, posiada sześciokołowy napęd. Jest wyposażony w wielofunkcyjny manipulator o sześciu stopniach swobody oraz system wizyjny i pomiarowy. W porównaniu z Scorpio II, najmniejsze zmiany zostały wprowadzone w układzie jezdnym i w ramie. Studenci skupili się na zmniejszeniu masy tych elementów. Zawieszenie wyregulowano, aby lepiej współpracować z łazikiem, który jest teraz lżejszy o ponad 5 kg. Jest także nowy manipulator - bardziej precyzyjny i lżejszy od poprzedniej wersji. Elektronika sterująca pojazdem również została wymieniona. Nowa jest mniej zawodna, może też obsługiwać większą liczbę czujników jednocześnie. Czujniki pozwalają na pomiar ciśnienia, temperatury i wilgotności otoczenia. Elektronika odpowiadająca za sterowanie pojazdem składa się z kilku modułów. Bazuje na nowoczesnych 32-bitowych procesorach STM32 oraz Freescale. Do komunikacji z centrum kontroli, przesyłania danych sterujących oraz obrazu służy moduł komunikujący się za pomocą fal radiowych, o częstotliwości 2,4 GHz. Na system wizyjny składają się trzy kamery, umieszczone w różnych częściach pojazdu. Obraz przesyłany jest sygnałem analogowym, o częstotliwości 5,8 GHz. Pozwala to na zminimalizowanie opóźnień transmisji sygnału, co ma ogromny wpływ na precyzję sterowania pojazdem.
Kamil Tysa
Fot.: archiwum Krystiana Jankowskiego
Napisz komentarz
Komentarze