OKOŃ – autonomiczna łódź podwodna studentów PW

Nowy projekt zespołu z Koła Naukowego Robotyków ma na swoim koncie dwie główne nagrody w ogólnopolskim Konkursie Konstrukcji Studenckich. Poznajmy OKONIA bliżej!

Działające przy Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Koło Naukowe Robotyków to marka znana z projektów przygotowywanych na międzynarodowe zawody i imponujących doświadczeniem konstruktorów. Chętnych, by dołączyć do KNR-u, nie brakuje. Jak połączyć realizację dużych przedsięwzięć i angażowanie w prace kolejnych studentów? Stworzyć nowy zespół i nowy projekt zajmujący się inną gałęzią robotyki.

Etap 1. Trudne początki

– Dwaj koledzy Krzysztof Choszczyk i Piotr Saffarini znaleźli ciekawe zawody w dość niszowej kategorii – zawody ROV i AUV, czyli turnieje robotycznych łodzi podwodnych (ROV – sterowanych przez człowieka, AUV – robot autonomiczny) – opowiada Hubert Graczyk – student automatyki i robotyki stosowanej na Wydziale Elektrycznym, koordynator projektu. – Wspominani koledzy zaproponowali osobom z doświadczeniem technicznym stworzenie trzonu zespołu, który mógłby się zająć budową łodzi podwodnej, a rada naszego Koła zaproponowała, żeby zaangażować w ten projekt większość nowych osób. W ten sposób powstał nasz zespół, nazwany później OKOŃ.

– Chcieliśmy, aby nazwa kojarzyła się z Polską i rybami, jakie żyją w naszych wodach – mówi Hubert Graczyk.

Był początek roku 2019.

– Praprototyp robota budowaliśmy z najtańszych elementów i resztek po starych projektach – przypomina Hubert Graczyk. – Mimo to robot z czasem zaczął nabierać kształtów. Dla nas to było świetne doświadczenie i rozwój kreatywności.

Studenci wyznaczyli sobie cel – występ w największych zawodach robotów podwodnych w Singapurze i Stanach Zjednoczonych. Pracowali ciężko, także nocami.

Etap 2. Problem z basenem

– Udało nam się zbudować działający, szczelny prototyp robota – mówi Hubert Graczyk. – Byliśmy zdolni do kontrolowania silników oraz podglądania obrazu z kamery umieszczonej z przodu. Robot wyglądał jednak naprawdę paskudnie. Była to zaledwie blaszana platforma, do której drutami przymocowaliśmy zaspawaną beczkę z prostą elektroniką w środku.

Kolejnym wyzwaniem, z którym musiał się zmierzyć zespół, okazał się ograniczony dostęp do środowiska testowego, czyli basenu. To oznaczało konieczność idealnego przygotowania na każdy kolejny sprawdzian robota.

Etap 3. Pierwsze sukcesy

Ciężka praca zaczęła się jednak opłacać. Poza frajdą z udoskonalania robota pojawił się też sukces w postaci dofinansowania z ministerialnego programu „Najlepsi Najlepszych 4.0!”. Dzięki temu marzenie o wyjeździe na międzynarodowe zawody i udziale w konferencjach naukowych zaczęło nabierać coraz bardziej realnych kształtów.

– Wykonaliśmy plan minimum potrzebny do kwalifikacji na Singapore AUV Challenge 2020, nagraliśmy film promocyjny i film przedstawiający pracę robota zgodnie z wymaganiami organizatorów – wspomina Hubert Graczyk. – Był to dla naszego zespołu świetny początek roku – informację o zakwalifikowaniu się na zawody dostaliśmy w połowie stycznia 2020 roku. Zarejestrowaliśmy się również na zawody robotów kontrolowanych przez operatora The International SeaPerch Challenge, a także MATE Turkey Regional ROV Competition.

Potem wybuchła pandemia, organizatorzy najpierw przełożyli zawody, a potem je odwołali. Nie odbyły się także zaplanowane konferencje.

Etap 4. KOKOSowa motywacja

Szansą na poprawę nastrojów okazał się Konkurs Konstrukcji Studenckich 2020. OKOŃ zdobył w nim główną nagrodę w kategorii Smart Robots.

To był napęd do dalszego działania.

Programiści zabrali się za pracę nad oprogramowaniem z interfejsem graficznym do intuicyjnego kontrolowania robota i za symulator pozwalający na wstępne testy bez konieczności wykorzystywania basenu.

Mechanicy zajęli się projektowaniem konstrukcji mechanicznej z prawdziwego zdarzenia.

Elektronicy udoskonalili robota tak, żeby w przyszłości rozwijać go modułowo bez konieczności wymiany starych obwodów. Ma to zredukować koszty, czas pracy potrzeby na rozbudowę, a także zaoszczędzić miejsce wewnątrz robota.

Etap 5. OKOŃ Jokerem!

Z tak rozwiniętym projektem zespół wystartował w tegorocznej edycji Konkursu Konstrukcji Studenckich, tym razem w kategorii Joker.

– Uznaliśmy wspólnie, że będzie to bardziej stosowne i uczciwe wobec organizatorów, biorąc pod uwagę, że nowa wersja robota fizycznie nie została złożona, nowy kadłub nie został jeszcze wyprodukowany na nasze zamówienie, w związku z tym całość nie została zintegrowana – mówi Hubert Graczyk.

Wystartowali i znowu wygrali.

Etap 6. Wypłynąć na szerokie wody

Teraz czas na dalsze prace.

– Liczymy na szybki koniec pandemii, aby powrócić do testów robota w jego naturalnym środowisku – zaznacza Hubert Graczyk. – Chcielibyśmy wystąpić również na zawodach na całym świecie, chociaż mamy świadomość, że może to nie nastąpić zbyt szybko. Sami organizatorzy zawodów zawiesili strony informacyjne albo z góry oznajmili, że kolejna edycja zmagań odbędzie się nie wcześniej niż w roku 2022.

Priorytetem zespołu jest udoskonalanie symulatora, wykonanie nowej konstrukcji mechanicznej i systemu elektronicznego, który będzie łatwy i tani do rozbudowy w przyszłości.

– Kładziemy duży nacisk na modułowy charakter robota i elastyczność dostosowywania jego możliwości, dzięki czemu bez problemu odnajdzie się na zawodach różnego typu – opowiada Hubert Graczyk. – Takie podejście pozostawia nam otwarte drzwi na współpracę z innymi projektami i podmiotami zewnętrznymi, a także sprawia, że projekt jest łatwy do skalowania – zwiększenie zespołu nie sparaliżuje projektu, a poszerzy jego działalność o projekt nowych modułów funkcjonalnych.

Pomysłów na budowę nowych modułów nie brakuje.

– Już teraz pracujemy m.in. nad zestawem różnego typu wymiennych chwytaków czy też modułu z przetwornikiem do detekcji dźwięku rozchodzącego się w wodzie – zdradza Hubert Graczyk. – Chcielibyśmy stworzyć także niewielki manipulator, uniwersalny moduł pomiarowy do badania składu wody, urządzenie do wynoszenia zatopionych obiektów, a nawet system odzyskiwania porcji energii w czasie pływania za pomocą paneli fotowoltaicznych albo wykorzystując zjawisko magnetohydrodynamiczne.

OKOŃ Team tworzą:

• Hubert Graczyk, Wydział Elektryczny – koordynator projektu, elektronik,
• Maciej Morawski, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa / Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych – koordynator sekcji mechanicznej,
• Ernest Szypuła, Wydział Elektryczny – koordynator sekcji programistycznej,
• Kamil Jankowski, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa –finanse, sprawy administracyjne,
• Patryk Niemiec, Wydział Mechatroniki – programista (detekcja obiektów, rozwój autonomii, symulator),
• Kajetan Jonak, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa – programista (układ regulacji, aplikacja użytkownika z interfejsem graficznym),
• Mikołaj Kordowski, Wydział Elektryczny – programista (twórca środowiska symulacyjnego),
• Norbert Prokopiuk, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa – programista (obsługa chwytaków, symulacja),
• Maksymilian Cebula, Wydział Mechatroniki – mechatronik (torpedy, elementy konstrukcyjne, programowanie niskopoziomowe),
• Jakub Konador, Wydział Mechatroniki – konstruktor (konstrukcja mechaniczna, chwytak bębnowy),
• Jakub Gawron, Wydział Mechatroniki – konstruktor (konstrukcja mechaniczna, dokumentacja techniczna),
• Arkadiusz Strzała, Wydział Elektryczny – elektronik (przetworniki pomiarowe).