Łazik Magma2 zwyciężył w zawodach URC 2011

Tegoroczna edycja zawodów University Rover Challenge przebiegała pod znakiem rywalizacji Polaków z Amerykanami. Na osiem zgłoszonych zespołów trzy były z USA, trzy z Polski i dwa z Kanady. Niespodziewanie, najlepszy amerykański zespół zajął dopiero trzecie miejsce. Wygrali Polacy przed Kanadyjczykami.

Zwycięski łazik Magma2 jest kontynuacją projektu z zeszłego roku, kiedy to studenci z Politechniki Białostockiej i Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu zbudowali wspólnie łazika Magma i zajęli z nim trzecie miejsce w edycji 2010 zawodów URC. W tym roku, obie uczelnie zbudowały swoje łaziki. Magma2 powstała na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej, a łazik COPERNICUS na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu. W zawodach uczestniczył też trzeci polski łazik - SCORPIO, zbudowany na Politechnice Wrocławskiej.

16 maja w siedzibie Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów odbyła się oficjalna prezentacja wszystkich trzech zespołów. Zaproszeni goście i dziennikarze mogli zapoznać się z konstrukcją poszczególnych łazików oraz porozmawiać z zespołami na temat ich pracy. Każda z drużyn opowiedziała o filozofii, jaką kierowała się przy budowie swojej konstrukcji. Drużyna Magmy2 postawiła na prostotę, lekkość i wykorzystanie tworzyw sztucznych oraz dodatkowe wyposażenie w postaci heksakoptera. Jest to niewielki obiekt latający z rodziny wielowirnikowców, posiada sześć śmigieł a jego lot jest w pełni nadzorowany i stabilizowany przez komputer. Na pokładzie ma kamerę i aparat fotograficzny. Jego głównym przeznaczeniem jest obserwacja z powietrza i wykonywanie dokumentacji fotograficznej wybranych obszarów. Warto wspomnieć, że jest to pierwszy przypadek wykorzystania tego typu urządzeń latających w zawodach robotów marsjańskich i istotna innowacja w podejściu do tematu robotów mobilnych. Dzięki współpracy z obiektami latającymi startującymi z pokładu łazika, możliwości eksploracyjne i zwiadowcze robota mobilnego są istotnie rozszerzone.

27 maja wszystkie trzy zespoły odleciały do USA. Dwa dni później odebraliśmy łaziki od agenta w Los Angeles i wyruszyliśmy do Hanksville w stanie Utah, gdzie odbywają się zawody. Po przyjeździe na miejsce i zakwaterowaniu, jako drużyna Magmy2 pierwsi rozpoczęliśmy testy na pustyni. W międzyczasie ekipy COPERNICUSA i SCORPIO wciąż pracowały nad swoimi łazikami, wprowadzając ostatnie poprawki. Filozofia prostoty zaowocowała, ponieważ łazik Magma2 był gotowy do jazdy praktycznie od razu po wyjęciu ze skrzyni transportowej. Nasi konkurenci musieli poskręcać swoje łaziki, które były wcześniej rozłożone na czas transportu. Zyskaliśmy cenne dwa dni, które mogliśmy przeznaczyć na testy i zapoznanie się członków drużyny z terenem, w którym przyjdzie nam wykonywać zadania konkursowe.

2 czerwca rozpoczęły się zawody. Najpierw odbyło się spotkanie organizacyjne i wizyta w habitacie Mars Desert Research Station – symulowanej bazie marsjańskiej, w okolicach której przeprowadzane były konkurencje. Po południu ważono roboty poszczególnych drużyn. Łazik Magma2, podobnie jak w zeszłym roku, był o ponad 10 kilogramów lżejszy od łazików konkurencji. Do końca dnia trwały jeszcze prezentacje zespołów, podczas których studenci przedstawiali swoje projekty sędziom i opisywali zalety swoich konstrukcji. Przyznano pierwsze punkty. W tym roku stawka jest bardzo wyrównana. Wiele zespołów inspirowało się zwycięską konstrukcją Oregon State University z zeszłego roku. Dominują balonowe koła i kamery umocowane na statywach, co pozwala łatwo zmieniać ich położenie. Widać jednak, że drużyny uważane za faworytów nie poprzestały na rozwiązaniach z zeszłego roku i każda przywiozła wiele innowacji. Kopiowanie innych nie prowadzi do zwycięstwa – najlepsi są zawsze o krok do przodu. Nasz heksakopter był największym skokiem jakościowym, wręcz rewolucją w podejściu do robotyki mobilnej. Obawiamy się jednak silnego wiatru, który wieje przez cały dzień, uniemożliwiając nawet wykonanie zdjęć z powietrza terenu wykopalisk paleontologicznych. Obiecaliśmy paleontologom dokumentację fotograficzną terenu, leżącego kilka kilometrów od habitatu, gdzie prowadzone są wykopaliska kości dinozaurów. Przy mocnym wietrze nasz mały heksakopter nie da sobie rady w powietrzu i nie będziemy mogli wykorzystać naszej przewagi technologicznej. Przy układaniu harmonogramu konkurencji mamy jednak szczęście. Dwa z czterech zadań, przy których będziemy korzystali z pomocy heksakopterów, zaplanowano nam na ostatni dzień zawodów. Może wiatr ucichnie.

Drugiego dnia zawodów przystąpiliśmy wreszcie do zadań terenowych. Na pierwszy ogień poszedł panel inżynierski. Rozpoczęliśmy od dojechania do niego i przeczytania instrukcji obsługi. Zrobiliśmy od razu szkic panelu, żeby wiedzieć gdzie są przełączniki o odpowiednich numerach. Przełączenie pierwszych przełączników przebiegło sprawnie, manipulator kartezjański pracował doskonale. Podziwiałem naszego operatora, Bartka, który praktycznie w ciągu poprzedniego wieczora opanował ręczne sterowanie każdym z sześciu stopni swobody manipulatora. Przyszedł czas wetknąć pierwszą wtyczkę. Tak jak się obawialiśmy, wisiała na długim kablu i praktycznie leżała na ziemi. Niestety w trakcie opuszczania kiści zepsuł się jeden z posuwów, nie wiedzieliśmy w namiocie co się stało. Musieliśmy zrezygnować z wtykania wtyczek i zajęliśmy się przełączaniem pozostałych przełączników. Jeden z nich wcisnęliśmy tak mocno, że aż wpadł w głąb panelu, ale sędziowie na szczęście nie przyznali nam za to punktów karnych. Niespodziewanie, gdy Bartek spróbował poruszyć zepsutym posuwem, zaczął on działać! Dopiero później Piotrek, który obserwował łazika w trakcie tego zadania powiedział nam, że nakrętka, która przenosiła ruch ze śruby napędowej wysunęła się z łożyska na samym początku zadania. Później, gdy poruszała się razem ze śrubą, zajęła taką pozycję, że sama wsunęła się z powrotem do łożyska. Mieliśmy wiele szczęścia i zdążyliśmy do końca czasu przełączyć wszystkie przełączniki. Niestety nie wetknęliśmy żadnej wtyczki, ale później okazało się, że byliśmy jedyną drużyną, która przełączyła wszystkie przełączniki i otrzymaliśmy za to zadanie najwięcej punktów spośród wszystkich zespołów.

Po południu przystąpiliśmy do kolejnej konkurencji – poszukiwania życia. W tej konkurencji czuliśmy się wyjątkowo mocni, ponieważ robiliśmy mnóstwo testów z pobieraniem próbek. Zamontowaliśmy także na łaziku manipulator przegubowy, specjalnie zoptymalizowany pod kątem pobierania próbek skał. Na to zadanie mieliśmy czterdzieści minut w terenie i pół godziny na przygotowanie wyników i przedstawienie ich sędziom po powrocie do bazy. Postanowiliśmy pochwalić się możliwościami Magmy2 i wystartowaliśmy z dużą szybkością w teren. Jeździliśmy od jednego skupiska kamieni do drugiego, a Bartek sterował manipulatorem jakby to była jego ręka. Po dwudziestu minutach byliśmy już z powrotem, po objechaniu całego terenu i przywiezieniu sześciu próbek o masie ponad pół kilograma! Sędziowie, jak to zobaczyli, aż złapali się za głowy i nie wiedzieli jak to zinterpretować, gdyż w regulaminie była mowa o jednej próbce o masie maksymalnej 250 gramów. Ostatecznie pozwolono nam wybrać jedną z tych próbek jako tą właściwą. Naświetliliśmy ją naszym detektorem chlorofilu. Detektor emituje niebieskie, pulsujące światło o odpowiedniej długości fali, które pobudza cząsteczki chlorofilu do luminescencji. Na ekranie komputera, na próbce ukazały się zielone plamy, świadczące o obecności bakterii fotosyntetyzujących. Znaleźliśmy życie! Wynik – znowu najlepszy spośród wszystkich - 92,3 na 100 możliwych punktów.

4 czerwca był ostatnim dniem zawodów. Od rana – cisza. Nie drgnie nawet jeden listek na nielicznych drzewach w pobliżu naszego hotelu. Nie ma wiatru! Pełni optymizmu zapakowaliśmy łazika i heksakopter do samochodu i wyruszyliśmy na nasze pierwsze zadanie tego dnia, jakim było poszukiwanie astronautów. Poprzedniego dnia, w trakcie testów startu heksakoptera z pokładu łazika, zdarzył się wypadek. Heksakopter zaczepił śmigłami o masz antenowy łazika i spadł na ziemię. Na szczęście nie było uszkodzeń, złamaliśmy tylko jedno śmigło. Takie rzeczy często się zdarzają, więc przezornie mieliśmy ze sobą całe pudełko zapasowych śmigieł. W trakcie konkurencji postanowiliśmy jednak nie ryzykować i heksakopter opuścił bramkę startową trzymany przez manipulator łazika. Po kilku metrach, Bartek postawił go na ziemi i sam pojechał łazikiem do najbliższego astronauty, leżącego stosunkowo blisko bazy. Szymon w międzyczasie wystartował i poleciał szukać kolejnego astronauty. Piotrek opowiadał nam później, że sędziowie znowu byli pod wrażeniem i z zafascynowaniem obserwowali lot heksakoptera. Rzeczywiście, różnicę między naszym system a konkurencją było widać od razu. Inne łaziki podjeżdżały najpierw do jednego astronauty, zostawiały pakunek i powoli, rozglądając się jechały szukać następnego. Ich praca w terenie była powolna, spokojna, momentami wręcz nudna, gdy wszyscy stali za łazikiem czekając kilka minut, aż operator rozejrzy się dookoła za pomocą kamery na peryskopie. W naszym przypadku, nie dość że łazik całkiem szybko jechał od jednego astronauty do drugiego, to nieustannie nad głowami latał heksakopter, przemieszczając się z jednego końca terenu działań na drugi. Po zobaczeniu z powietrza leżącego skafandra, Szymon lądował obok, naprowadzając łazika. Gdy łazik był już blisko, Szymon znowu podrywał heksakoptera i leciał szukać kolejnego astronauty. Niestety spotkał nas pech – w trakcie jazdy łazik zaklinował się pomiędzy dużymi kamieniami. W trakcie prób uwolnienia się, wysilone silniki pobierały tak dużo prądu, że przepalił się główny bezpiecznik. Musiałem pobiec z bazy i razem z Piotrkiem przynieśliśmy łazika z powrotem. Regulamin zabraniał mi kontaktowania się z drużyną po powrocie, żebym nie przekazał im informacji o tym, co widziałem w terenie. Emil i Bartek szybko wymienili bezpiecznik, po czym łazik ruszył ponownie w teren. Ostatecznie odnaleźliśmy trzech astronautów i dostarczyliśmy apteczki dwóm z nich. Później dowiedzieliśmy się, że czwarty astronauta leżał w dużej odległości, schowany za wzgórzem, tak że nikt go nie odnalazł.

Ostatnią konkurencją na tych zawodach było zadanie nawigacyjne. Należało określić współrzędne GPS tyczek, które sędziowie rozstawili w terenie. Niektóre z tyczek stały na ziemi, inne na zboczach pagórków, jeszcze inne na skałach. Zwykle drużyny przyjmują jeden z dwóch sposobów wykonania tego zadania. Za pomocą pomiarów dalmierzem i triangulacji, lub zwyczajnie podjeżdżając do każdej z tyczek i spisując pozycję łazika. My przyjęliśmy tą drugą metodę. Mając łazika dobrze radzącego sobie w terenie, oraz heksakoptera, który może podlecieć do tyczki umieszczonej w najbardziej niedostępnym miejscu, brawurowo objechaliśmy i oblecieliśmy wszystkie znaczniki i na długo przed końcem czasu dostarczyliśmy sędziom wyniki. Rezultat – 100/100. Dokładnie w chwili, gdy skończyliśmy pakować sprzęt, skończyła się sprzyjająca nam cisza, zawiał silny podmuch wiatru i rozwiało się na dobre. Odetchnęliśmy z ulgą. Trafiliśmy z pogodą na styk.

Wieczorem odbyło się barbecue. Zespoły pokazywały swoje łaziki i chwaliły się ich możliwościami. Dyskusjom nie było końca. Wymieniano doświadczenia i jeszcze raz przeżywano najbardziej emocjonujące konkurencje. Na koniec ogłoszenie wyników. Kevin Sloan, dyrektor zawodów, odczytywał wyniki trzech najlepszych drużyn. Trzecie miejsce – Oregon State University. Co za zaskoczenie! Faworyci zawodów, zwycięzcy z poprzedniego roku - zamykają podium. Na drugim miejscu York University z Kanady. Silny zespół, w zeszłym roku także byli drudzy. Teraz już byliśmy pewni swojego, i rzeczywiście – po raz pierwszy w historii zawodów URC, zwyciężył zespół zza oceanu – Magma2 z Polski! Poznaliśmy też punktację. Mieliśmy 411,3 punkta, York miał 364,8 a Oregon 348,8. Zespół z Politechniki Wrocławskiej z łazikiem SCORPIO zajął czwarte miejsce (274,1), a drużyna Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu z łazikiem COPERNICUS była szósta (202,6).

Po powrocie do Polski, od razu po wylądowaniu na Okęciu, pojechaliśmy do Kancelarii Prezesa Rady Ministrów, gdzie odbyło się spotkanie Premiera Donalda Tuska z młodymi wynalazcami i laureatami międzynarodowych konkursów. Z dumą wręczyliśmy Premierowi koszulkę naszej drużyny, zachęcając do dalszego wspierania udziału polskich studentów w międzynarodowych konkursach.

Wyjazd wszystkich trzech polskich drużyn na zawody URC 2011 zorganizowało stowarzyszenie Mars Society Polska a sfinansowało Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Partnerem technologicznym drużyny Magma2 był Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów „PIAP” a sponsorami firmy igus, Exilim i CNS Solutions.

{vsig}ticonderoga/URC2011{/vsig}
{vsig_c}0|1.jpg|Łazik Magma2 w czasie testów pobierania próbki skały, fot. Wojciech Głażewski|{/vsig_c}
{vsig_c}0|2.jpg|Łazik Magma2 w terenie, fot. Wojciech Głażewski|{/vsig_c}
{vsig_c}0|3.jpg|Łazik Magma2, fot. Wojciech Głażewski|{/vsig_c}
{vsig_c}0|4.jpg|Manipulator łazika Magma2 w trakcie pobierania próbki, fot. Wojciech Głażewski|{/vsig_c}
{vsig_c}0|5.jpg|Start heksakoptera z pokładu łazika Magma2, fot. Wojciech Głażewski|{/vsig_c}