Rozwój systemów bezzałogowych i technologii kinetycznych w badaniach Sekcji Dronowej Koła Naukowego Robotyków

Sekcja Dronowa działająca w ramach Koła Naukowego Robotyków na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej funkcjonuje od 2023 roku i w krótkim czasie zbudowała silny, interdyscyplinarny zespół liczący około 30 osób. 

Choć formalnie związana jest z Wydziałem MEiL, jej członkowie reprezentują również inne jednostki Politechniki Warszawskiej, w szczególności Wydział Elektryczny oraz Elektroniki i Technik Informacyjnych, co pozwala na łączenie kompetencji z zakresu mechaniki, elektroniki i informatyki. Obecnie główne obszary działania sekcji obejmują rozwój platform typu VTOL, systemów autonomicznego sterowania lotem, przetwarzania danych wizyjnych oraz integracji zaawansowanych systemów pokładowych. 

Najważniejsze osiągnięcia i zrealizowane projekty

Od początku swojej działalności zespół konsekwentnie realizuje projekty badawczo-rozwojowe oraz aktywnie uczestniczy w wydarzeniach branżowych i konkursach technologicznych. Wśród najważniejszych osiągnięć znajdują się m.in. 4. miejsce w konkurencji sztafety podczas zawodów Droniada 2024 oraz wyróżnienie za najlepszy system programistyczny w edycji 2025. Sekcja zdobyła również 1. miejsce w kategorii „Ecology” w konkursie KOKOS, a jej przedstawiciele zaprezentowali swoje rozwiązania na XXXIV Międzynarodowym Salonie Przemysłu Obronnego. Sukcesy odnoszone są także indywidualnie – trzech członków zespołu zwyciężyło w hackathonie StartupHACK. Rozwój projektów wspierany jest między innymi przez program „Studenckie Koła Naukowe Tworzą Innowacje” oraz grant TURBOgrant Fundacji ORLEN.

VTOL i przygotowania do SUAS

W dotychczasowej działalności sekcji powstały trzy kompletne konstrukcje bezzałogowych statków powietrznych, które stanowią bazę dla kolejnych iteracji projektowych. Czwartym, najbardziej zaawansowanym rozwijanym obecnie systemem, jest platforma VTOL typu tilt-rotor – STORK 1. Prace koncepcyjne nad tą konstrukcją rozpoczęły się w maju 2025 roku. Dron ten łączy zdolność pionowego startu i lądowania z efektywnością lotu charakterystyczną dla płatowców, co czyni go rozwiązaniem o dużym potencjale. Projekt integruje liczne zagadnienia inżynierskie, w tym aerodynamikę, wytrzymałość materiałów, analizę drgań, a także systemy wizyjne i algorytmy sztucznej inteligencji. Na pokładzie wykorzystuje się zaawansowane komponenty, takie jak LiDAR, system GPS RTK, komputer NVIDIA Jetson oraz zestaw kamer fotogrametrycznych.

Jednym z kluczowych wyzwań konstrukcyjnych są wibracje oraz stabilność przejścia pomiędzy trybem wielowirnikowym a lotem poziomym. Obecnie zespół koncentruje się na optymalizacji sztywności konstrukcji, redukcji drgań oraz dopracowaniu charakterystyk aerodynamicznych. Równolegle prowadzone są przygotowania do międzynarodowych zawodów SUAS w Stanach Zjednoczonych, gdzie kluczowe znaczenie mają zdolności autonomiczne platformy. W ramach konkurencji dron musi realizować misje obejmujące lot po zadanych punktach, tworzenie wysokorozdzielczej ortofotomapy terenu oraz autonomiczne wykrywanie i precyzyjny zrzut ładunków. Całość zadań wykonywana jest w ograniczonym czasie i na znacznej wysokości, co wymusza wysoką niezawodność systemów sterowania i przetwarzania danych.

Obraz (old)

Na zawody Droniada

Drugim istotnym kierunkiem prac są przygotowania do zawodów Droniada, w szczególności w konkurencjach Hydrolab oraz Last Mile Logistics. W tym obszarze rozwijana jest autorska platforma „Mamba”, która jest dostosowywana zarówno pod względem mechanicznym, jak i elektronicznym do realizacji specyficznych zadań konkursowych. Kluczowym elementem projektu jest moduł do autonomicznego pobierania próbek wody. Opracowywany system opiera się na samouszczelniającym się zbiorniku, który wykorzystuje siły wyporu do napełniania oraz mechanizm uszczelniania podczas wynurzania. Całość współpracuje z systemem wciągarki i umożliwia przeprowadzanie pomiarów parametrów środowiskowych, takich jak pH, temperatura czy przewodność elektryczna. Równolegle rozwijane są algorytmy detekcji celów oraz systemy sterowania, a także infrastruktura informatyczna, w tym dedykowana strona internetowa projektu.

System kinetycznej neutralizacji dronów 

Trzecim obszarem badań jest rozwój systemu kinetycznej neutralizacji dronów w ramach programu Studenckie Koła Naukowe Tworzą Innowacje” (KNTI 6.0). Projekt zakłada stworzenie zintegrowanego rozwiązania antydronowego, w którym jednostka nadrzędna identyfikuje cel przy użyciu czujników akustycznych, termicznych oraz systemów wizyjnych, a następnie kieruje w jego stronę drona przechwytującego. Ten, wykorzystując przekazane dane, lokalizuje cel i neutralizuje go za pomocą siatki, po czym oba obiekty bezpiecznie opadają na spadochronie. System ten wpisuje się w rosnące zapotrzebowanie na technologie ochrony infrastruktury krytycznej. Proponowane rozwiązanie jest analizowane pod kątem postawionych założeń projektowych. 

Obraz (old)

Potencjalne zastosowania 

Rozwijane w sekcji rozwiązania mają szerokie potencjalne zastosowania. Platforma VTOL może znaleźć zastosowanie w inspekcjach infrastruktury przemysłowej, monitoringu przestrzeni powietrznej czy transporcie medycznym wymagającym szybkiej reakcji. Systemy opracowywane na potrzeby Droniady mogą zostać zaadaptowane do monitoringu środowiska, w tym badań jakości wody, gleby czy powietrza. Z kolei technologie antydronowe rozwijane w ramach KNTI odpowiadają na potrzeby sektora bezpieczeństwa.

Zespół projektowy

W projekt SUAS 2026 zaangażowanych jest najwięcej członków koła. W sekcji software są: Rafał Lesiak (koordynator), Piotr Pawlus, Paweł Kwiatkowski, Michał Lejwoda oraz Mateusz Stelmasiak. Sekcja elektroniki składa się z Krystiana Wiśniewskiego (koordynator), Pawła Zawadzkiego, Bolesława Wojciechowskiego oraz Antoniego Sarny. Jeśli chodzi o mechanikę, są to Przemysław Rybkiewicz (koordynator), Tomasz Gąsiorowski, Franciszek Jóźwiak, Michał Marcinek, Michał Tyborowski, Jakub Panek, Stanisław Szymański oraz Jan Moląg. Projekt SUAS 2026 jest koordynowany przez Piotra Pawlusa – przygotowanie do zawodów oraz Pawła Zawadzkiego – konstrukcja drona. Za przygotowania do zawodów Droniada 2026 odpowiada Wojciech Ernestowicz wraz z Michałem Tyborowskim i pracują z zespołem: software – Aleksander Panas, Paweł Marton oraz Wiktor Głuszczak, elektronika – Krystian Wiśniewski, mechanika – Bartosz Wiśniewski, Monika Urbańska, Piotr Zgirski. Całą Sekcję Dronową koordynuje prezes Igor Ząbek wraz z zastępcą Michałem Lejwodą. 

Obraz (old)

Wyzwania konstrukcyjne

Dynamiczny rozwój Sekcji Dronowej Koła Naukowego Robotyków pokazuje, że studenckie zespoły są w stanie realizować zaawansowane projekty inżynierskie odpowiadające na realne potrzeby przemysłu i sektora bezpieczeństwa, jednocześnie zdobywając doświadczenie w pracy nad złożonymi systemami autonomicznymi.

– Prace nad konstrukcją ogona VTOL-a ujawniły szereg wyzwań związanych z drganiami i sztywnością układu – podkreśla Michał Tyborowski, jeden z członków zespołu mechanicznego.– Szczególnie wymagające okazało się połączenie elementów obrotowych z płatem oraz dobór parametrów aerodynamicznych. Dzięki wprowadzonym modyfikacjom, takim jak dodatkowe wzmocnienia konstrukcji czy reorganizacja rozmieszczenia awioniki, udało się znacząco poprawić stabilność platformy, co otwiera drogę do pełnych testów w locie.