Członkowie koła naukowego JEDI zakwalifikowali się do udziału w zawodach IMAV – The International Micro Air Vehicle Conference and Competition. W październiku zbudowane przez nich drony zmierzą się ze skomplikowanymi zadaniami związanymi z misją ratunkową

Tegoroczne zawody są symulacją akcji ratowniczej po wypadku na platformie wiertniczej. Dochodzi na niej do wybuchu, a jej pracownicy muszą ratować się, wskakując wprost do morza. Z pomocą mają im przyjść drony, które m.in. dostarczą koła ratunkowe, ale także pobiorą próbkę wody do zbadania. A to zaledwie niewielka część zadań, jakie mają wypełnić wielowirnikowce skonstruowane przez akademickie zespoły z całego świata.

Do udziału w rywalizacji zgłosiło się 27 grup z każdego z kontynentów. Organizatorzy – Pekiński Instytut Technologii i Narodowy Uniwersytet Singapuru – nie zdradzają na razie, ile z nich zakwalifikowali na zawody  – wiedzą o tym tylko same zespoły, które w październiku wybierają się do Pekinu. Wśród nich są studenci Politechniki Wrocławskiej z koła naukowego JEDI i Akademickiego Klubu Lotniczego.

- Żeby zakwalifikować się na zawody, musieliśmy przekonać organizatorów, że jesteśmy w stanie skonstruować maszyny, które wykonają konkursowe zadania – opowiada Alan Sierakowski, prezes koła JEDI. – Opisaliśmy więc naszą działalność i dotychczasowe projekty, a przede wszystkim wysłaliśmy nagranie, które pokazywało nasze drony i ich możliwości. I dostaliśmy pozytywną odpowiedź.

 

JEDI przygotowuje się na zawody z pomocą kolegów z Akademickiego Klubu Lotniczego. Studenci postanowili bowiem współpracować zarówno przy pekińskich zawodach, jak i odbywającej się miesiąc wcześniej w Australii rywalizacji samolotów bezzałogowych. - Lepiej łączyć siły, niż konkurować ze sobą – przekonują.

Do Pekinu poleci więc co najmniej siedmiu członków JEDI. Do tego czasu muszą przygotować swoje wielowirnikowce i wielokrotnie je przetestować. Tym bardziej, że zadania, jakie mają zrealizować maszyny, są bardzo ambitne. Studenci muszą przygotować je na dwie konkurencje – wewnątrz budynku i na otwartej przestrzeni. W przypadku tej pierwszej dron ma wystartować z platformy będącej w ruchu, wlecieć do budynku przez framugę drzwi, komin lub okno (najwięcej punktów zdobędzie za dostanie się do wnętrza przez komin), przenieść określone przedmioty w wyznaczone miejsce, a następnie opuścić budynek i wylądować na platformie, z której wcześniej wystartował.

 

- Zadania we wnętrzu budynku są bardzo trudne, bo kopter nie może tam wykorzystywać GPS. Musi więc w czasie latania jednocześnie stworzyć mapę jego powierzchni – opowiada Alan. – To pozwala mu odnaleźć się w nowej przestrzeni. Taką technikę nazywa się SLAM – od angielskiego Simultaneous Localisation And Mapping, czyli jedoczesnego lokalizowania i mapowania.
W przypadku konkurencji na otwartej przestrzeni dron także startuje z poruszającej się platformy, mapuje powierzchnię wody i lokalizuje ludzi, czyli tak naprawdę boje, które ich symulują, a następnie ma dostarczyć im koła ratunkowe, pobrać próbkę wody do zbadania, przenieść ją do wyznaczonego kontenera i powrócić na platformę.

Przebieg zadań pokazuje wideo przygotowane przez organizatorów zawodów.
- Na ich wykonanie mamy zaledwie kilkadziesiąt minut, a ocenianych będzie wiele aspektów – opowiada Alan. – Organizatorzy wezmą pod uwagę m.in. masę maszyny i to w jakim stopniu jest autonomiczna, bo IMAV stawia właśnie na rozwijanie autonomicznych wielowirnikowców. Zatem w przypadku konkurencji na otwartej przestrzeni, jeśli maszyna wykona nawet idealnie wszystkie zadania, ale będzie sterowana przez członków zespołu, to suma zdobytych przez nią punktów zostanie pomnożona przez zero, bo tyle zespół zyska za autonomiczność swojej konstrukcji. W rezultacie, jak łatwo policzyć, grupa nie zyska żadnych punktów.

Oceniania będzie także dokładność realizacji zadań – np. w jakiej odległości od „człowieka” dron zrzuci mu koło ratunkowe, a także ile przedmiotów i czy wyłącznie właściwe maszyna przeniesie w wyznaczone miejsce itd. – Zdobędziemy też większą liczbę punktów, jeśli nasza konstrukcja przygotuję mapę przestrzeni w 3D zamiast w 2D, a bonusowe otrzymamy, jeśli dodatkowo kopter zidentyfikuje i nazwie przedmioty znajdujące się w budynku – dodaje Alan.
Zespoły mogą przyjechać na zawody z dowolną liczbą wielowirnikowców. W czasie wykonywania zadań w powietrzu mogą być jednak tylko dwa z nich.

- Oczywiście idealną sytuacją jest, gdy wszystkie zadania wykonuje tylko jedna maszyna – tłumaczy Alan. – Wtedy zespół zyskuje wyższy współczynnik, przez który przemnażany jest jego wynik. To oznacza jednak, że grupa musi przygotować dron uniwersalny, który świetnie radzi sobie z pobieraniem próbek wody, przenoszeniem przedmiotów, mapowaniem itd. i w związku z tym ma też na sobie sporo urządzeń.

Politechniczny zespół na razie przygotowuje na zawody dwie konstrukcje – hexacopter z włókna węglowego z przesyłem obrazu z kamery w jakości full HD do zadania na otwartej przestrzeni i mniejszy quadrocopter, wyposażony w jednopłytkowy komputer i dwie kamery (w tym jedną rejestrującą obraz w 3D) oraz osłony na śmigła – do konkurencji wewnątrz budynku.
- Oczywiście będziemy próbowali przygotować także maszynę uniwersalną, ale to dopiero przed nami – opowiada Alan. – Na razie chcemy skupić się na przetestowaniu dwóch konstrukcji, które jak najlepiej wykonają swoje zadania.
W najbliższym czasie studenci zbudują makietę budynku, w którym będą trenować zadania do pierwszej z konkurencji. Do końca tego miesiąca chcą też wysłać organizatorom wideo pokazujące rozwiązanie, które umożliwi dronowi mapowanie powierzchni w 3D w czasie rzeczywistym. Jeśli spodoba się w Pekinie, organizatorzy mogą podjąć decyzję o dofinansowaniu zespołu środkami potrzebnymi do rozwinięcia tej technologii.

Koło Naukowe JEDI (nazwa pochodzi od ang. Just Everybody Drone It ) działa na Wydziale Elektroniki Politechniki Wrocławskiej. Zrzesza około 20 studentów – nie tylko z Wydziału Elektroniki, ale także Mechanicznego i spoza naszej uczelni. Kołem opiekuje się dr inż. Bogusław Szlachetko. Studenci mają już na swoim koncie spore sukcesy, m.in. pierwszą i drugą nagrodę podczas „Parady Robotów - Droniada" w Krakowie, a tym samym Nagrodę Szefa Biura Bezpieczeństwa Narodowego (w 2014 r.).
Materiał przygotowany przez koło naukowe JEDI na IMAV:

Lucyna Róg