Waży 47 kg, może poruszać się z maksymalną prędkością 20 km/h i – co najważniejsze – poradzi sobie na nierównej powierzchni, podniesie i przykręci, co trzeba, a nawet napisze kilka słów na klawiaturze. To najnowszy Scorpio 7 skonstruowany przez Koło Naukowe Off-Road. W czwartek studenci oficjalnie zaprezentowali go w kampusie PWr.

Marsjański łazik Scorpio pod koniec maja wyruszy na University Rover Challenge – międzynarodowe zawody tych studenckich konstrukcji, organizowane na pustyni w Utah, w USA.

Koło Naukowe Off-Road, które zaprojektowało i zbudowało Scorpio 7, to jedna z 36 drużyn z 10 krajów, które zakwalifikowały się do konkursu – na 99 starających się z całego świata.

Na terenie naukowej bazy symulującej marsjańskie warunki (Mars Desert Research Station) łaziki zmierzą się z wieloma wymagającymi zadaniami. Będą dostarczać i zbierać obiekty w terenie – takie jak śrubokręt, młotek czy klucz albo pojemniki z zapasami (skrzynka narzędziowa czy kanister z benzyną), a nawet głazy ważące do 5 kg oraz wykonywać misje symulujące pomoc astronautom. Przy tym czeka je trasa wiodąca przez piaszczyste podłoże, kamienie, skały i strome zbocza.

Wśród zadań są też badania próbki gleby dla określenia czy znajdują się w niej żywe organizmy, rozpoznawanie rodzaju skał czy ciągnięcie konkretnego obiektu przy pomocy liny.

Studenckie zespoły są też punktowane za opisy techniczne swoich konstrukcji, ich budżety i prezentacje biznesowe.

Dlatego zawody trwają kilka dni i stanowią prawdziwy inżynierski egzamin dla uczestniczących w nich studentów z całego świata.

Jaki jest nowy Scorpio?

Nasz łazik waży 47 kg i jest w stanie rozwinąć prędkość do 20 km/h. Zwykle jednak porusza się z prędkością około 2 kilometrów na godzinę lub nawet wolniej w zależności od terenu, po jakim się porusza.

Jako głównych materiałów konstrukcyjnych studenci użyli aluminium, kompozytów, a część elementów wydrukowali na drukarkach 3D z tworzyw sztucznych takich jak PLA czy PET-G.

W porównaniu do poprzednich łazików Scorpio „siódemka” jest lżejsza, choć jednocześnie większa i bardziej stabilna. Jego konstruktorzy poprawili też sztywność manipulatora, co było problemem w poprzedniej wersji łazika.

–  Znacznie ułatwi to pracę operatora - opowiada Krzysztof Ratajczak, w zespole lider działu mechanicznego, student mechaniki i budowy maszyn. – Postawiliśmy też na ergonomię pracy nad łazikiem. Przy projektowaniu zwiększyliśmy nacisk na ułatwiony dostęp do komponentów, szczególnie jeśli chodzi o ich demontaż i wymianę.

„Odchudzony” łazik

Mniejszą masę łazika udało się osiągnąć dzięki kilku rozwiązaniom konstrukcyjnym.

- Zastosowaliśmy zawieszenie zależne oparte na mechanizmie dźwigniowym z dwoma punktami podparcia – opowiada Bartłomiej Lorek, członek działu mechaniki w zespole, student robotyki i automatyzacji. – To znaczne usprawnienie w stosunku do poprzedniego rozwiązania, które z belką podpartą w jednym punkcie doświadczało większego obciążenia, przez co musiało być bardziej masywne.

Studenci wykorzystali też silniki BLDC w dwóch najbardziej obciążonych członach manipulatora, co zwiększyło jego niezawodność, prędkość i moment obrotowy. Zaprojektowali i wytworzyli również własne przekładnie planetarne do silników BLDC.

- Stworzyliśmy także nowy układ masztów, oparty o rury kompozytowe wykonane z włókna węglowego w żywicy epoksydowej – dodaje Konrad Arent, zastępca lidera działu mechaniki, student mechaniki i budowy maszyn. – Umieściliśmy na nich kamery, anteny, radio i podzespoły nawigacyjne.

Za badania gleby będzie odpowiadał moduł science, do którego będzie ona pobierana odpowiednio przezbrojonym manipulatorem.

Moduł składa się z wydrukowanego i dodatkowo uszczelnionego pojemnika rewolwerowego, do którego będzie opuszczany czujnik NPK. Dzięki niemu łazik zbada glebę pod kątem obecności azotu, potasu i fosforu.

Żeby zapewnić odpowiednie warunki pomiaru (właściwą wilgotność), do łazika na czas trwania badania zostanie przyczepiona pompa perystaltyczna, która przewodem będzie doprowadzać wodę do komory z czujnikiem. W przyszłości studencin planują też rozbudować moduł o spektroskop Ramana.

- Moduł science jest montowany u podstawy przedniego masztu łazika. Do poboru gleby przezbrajamy końcówkę manipulatora na łyżkę koparki – dodaje Konrad. – Można powiedzieć, że w jednej z konkurencji zawodów łazik będzie wyglądał jak marsjańska koparka podsiębierna. Nowością w Scorpio 7 jest też rotor antenowy, czyli stacja bazowa będąca autorską konstrukcją, przystosowaną do pracy z łazikiem.

- Mamy antenę kierunkową zamocowaną na kilkumetrowym maszcie – tłumaczy Szymon Trembecki, zastępca lidera działu software, student informatyki technicznej. – Dzięki znajomości pozycji GPS łazika oraz orientacji anteny komputer jest w stanie autonomicznie śledzić łazika, dzięki czemu możemy utrzymać stabilne połączenie i osiągnąć jego jak najlepszą jego jakość.

Co jeszcze w planach?

Zawody w USA nie są jedynymi, na jakie w tym roku zakwalifikowali się nasi studenci. W planach mają także udział w sierpniowym CIRC (Canadian International Rover Challenge) – jeśli budżet zespołu na to pozwoli – oraz dwie formuły ERC (European Rover Challenge) w Kielcach we wrześniu.

- Jako jedna z 17 drużyn i jedyna z Polski zakwalifikowaliśmy się do pierwszego etapu ERC Remote, czyli symulacji, a na formułę on-site, czyli stacjonarną, jesteśmy w trakcie dopełniania dokumentacji technicznej i będziemy oczekiwać na ogłoszenie wyników kwalifikacji – tłumaczy Konrad.

Koło strategiczne

Koło Naukowe Off-Road to jedno z pięciu kół strategicznych Politechniki Wrocławskiej. Działa na Wydziale Mechanicznym i stamtąd pochodzi najwięcej jego członków, ale tworzą je studenci ze wszystkich wydziałów uczelni, a nawet spoza niej. W pracach uczestniczą także studenci z Uniwersytetów Ekonomicznego i Wrocławskiego oraz Wyższej Szkoły Bankowej.

Koło jest finansowane przez PWr i głównego sponsora – firmę TIM. Korzysta także ze wsparcia kilkunastu innych przedsiębiorstw.

Więcej na temat łazika, jego budowy i samych zawodów na stronie internetowej koła i w jego mediach społecznościowych (na Fb i IG).

Lucyna Róg