Opublikowano: 28.04.2021 20:48

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!

Wizualizacja łodzi podwodnej OKOŃ V2

Wizualizacja łodzi podwodnej OKOŃ V2 - projekt nagrodzony w Konkursie Konstrukcji Studenckich 2021

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.

Ikona cytatu

– 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.

Zdjęcie OKONIA V1 w trakcie testów pod wodą

OKOŃ V1 w trakcie podwodnych testów

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.

Wizualizacja nowej konstrukcji mechanicznej OKONIA

Wizualizacja nowej konstrukcji mechanicznej OKONIA

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.

Ikona cytatu

– 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).