Każdy z nas miał taki etap w swoim życiu, kiedy patrzył w gwiazdy i chciał zostać astronautą. Czy eksplorację kosmosu można zacząć już na studiach? Jak zaprojektować oraz zbudować łazik kosmiczny, który odwiedzi czerwoną planetę? Rozmowa z Małgorzatą Łaganowską, studentką automatyki i robotyki Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach, liderki zespołu Impuls Team, dwukrotnego finalisty globalnego konkursu University Rover Challenge oraz dwukrotnego zdobywcy pierwszego miejsca w konkursie European Rover Challenge.
Zespół Impuls Team z Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach to jedna z najlepszych ekip zajmujących się konstrukcją łazików marsjańskich na polskich uczelniach. W latach 2018 i 2019 zdobył pierwsze miejsce w konkursie European Rover Challenge, a w 2019 znalazł się na pierwszym miejscu podium University Rover Challenge podczas rywalizacji na pustyni w Utah (USA). O recepcie na sukces w niezwykle trudnej rywalizacji opowiada Małgorzata Łaganowska, liderka zespołu.
Wraz z zespołem Impuls Team odnosicie sukcesy w konkursach łazikach marsjańskich. Na czym ta rywalizacja polega? Jak to wygląda w przypadku globalnego University Rover Challenge?
University Rover Challenge (URC) jest to coroczny konkurs organizowany przez stowarzyszenie The Mars Society. Dodam, że jednym z członków tego stowarzyszenia jest Buzz Aldrin — drugi człowiek, który stanął na księżycu z pamiętnej misji Apollo 11. W konkursie biorą udział drużyny studenckie z całego świata. Jest to największe wydarzenie na świecie, jeśli chodzi o budowę robotów eksploracyjnych do badania innych planet. Konkurs polega na zbudowaniu łazika, który będzie się poruszał i wykona poszczególne zadania stawiane przez jury. Do etapu finałowego, czyli wyjazdu do Utah dostaje się jedynie 36 drużyn z całego świata.
ZOBACZ JAK STUDIUJE SIĘ AUTOMATYKĘ NA POLITECHNICE ŚWIĘTOKRZYSKIEJ W KIELCACH
Jak dochodzi się do finału?
Konkurs dzieli się na kilka etapów. Pierwszym z nich jest zgłoszenie się do konkursu i prezentacja zespołu. Przedstawienie członków, umiejętności, zdolności do wyjazdu do USA pod kątem finansowym i ogólne zaprezentowanie koncepcji pomysłu łazika. Na tym etapie nie mamy jeszcze gotowego łazika — powstanie on dopiero podczas trwania konkursu. Kolejnym etapem są eliminacje, na których należy zaprezentować i opisać łazik. Musimy opisać sędziom konkursowym, w jaki sposób będzie on wykonywał zadania, które są przed nim postawione przez organizatorów konkursu. Na tym etapie przedstawiamy też plan finansowy, czy uda nam się pokryć koszt budowy urządzenia, a także przyjechać całym zespołem na konkurs. Co więcej, wymagane jest stworzenie 5-minutowego filmu pokazowego (komentarz — możemy wkleić link), który prezentuje łazika i jego umiejętności. Na podstawie tych materiałów, sędziowie wybrali 36. zespołów, które pojechały do Utah zmierzyć się w finale — w tym nasz zespół Impuls Team.
A jak wygląda finał konkursu łazików marsjańskich University Rover Challenge?
Zawody trwają trzy dni na pustyni w pobliżu Mars Research Desert w stanie Utah. Tak więc krajobraz mamy „marsjański”, to właśnie w tym miejscu odbywają się wszelkie misje symulacyjne NASA, ESA czy też SpaceX. Każda z drużyn ma do wykonania kilka zadań. Pierwszym z nich jest pobieranie próbek przez łazika — zostaje on „wypuszczony w teren”. Następnie wykonuje się na nich pomiary. Sprawdza się takie rzeczy jak: wilgotność, temperatura, ciśnienie atmosferyczne, wysokość nad poziomem morza, zawartość dwutlenku węgla, promieniowanie itp. To zespół wcześniej wybiera sobie, jakie pomiary będzie przeprowadzał. Łazik musi także pobrać próbki gleby i wykonać dokumentację fotograficzną, bo czym byłyby próbki z marsa bez zdjęć. Po pobraniu próbek cała drużyna wciela się w rolę naukowców i bada pobrane materiały. Gdy już mamy wyniki, prezentujemy swoją pracę przed sędziami. Poza samą budową łazika i jego działaniem w terenie sędziowie skupiają się na wynikach pomiarowych i realizacji przygotowanych badań. Wybieramy sobie spośród puli badań kilka z nich, które zaprezentujemy i musimy uzasadnić, dlaczego właśnie takie zostały przez nas wybrane. Metodologia badań jest jednym z ważniejszych czynników, który mówi o zwycięstwie drużyny. Nie tylko budowa łazika i jego sprawne działanie, ale także wcielanie się w rolę naukowców.
Jak buduje się łazika, który ma polecieć na marsa? Wystarczy pójść do sklepu i wydać kilkadziesiąt tysięcy złotych?
Gotowe elementy elektroniczne takie jak GPS, kamery, czujniki temperatur musimy kupić. Urządzenia te są ogólnodostępne i nie ma sensu tworzyć ich od podstaw — co pewnie byłoby dość trudne. Natomiast elementy mechaniczne, elementy podwozia, koła, ramy, manipulatory (czyli ręka robota), elementy konstrukcyjne wykonujemy sami lub zlecamy firmom. Oczywiście części, które zlecamy firmom są przez nas pieczołowicie zaprojektowane. Nie ukrywam, że większość elementów łazika robimy na uczelni np. konstrukcje delikatne takie jak obudowa — drukujemy na drukarce 3D. Dla przeciwwagi — ramę wykonaliśmy własnoręcznie przy pomocy frezarki.
Co sprawiło Wam największą trudność podczas konkursu?
Trzeba być elastycznym i przygotowanym na każdą okoliczność. Podczas jednej konkurencji finałowych w 2018 roku nasz łazik wpadł w przepaść podczas wjazdu na strome wzniesienie, które z obu stron miało dość mocne spadki terenu. Muszę dodać, że sterowanie łazikiem odbywa się z pewnej odległości — wszystko obserwuje się za pomocą kamer. Symuluje to warunki, gdy łazik jest na marsie i sterowany jest z ziemi. Przez to operator nie jest w stanie dostrzec pewnych rzeczy, tym razem nie dostrzegł nierówności terenu. Podczas upadku w urządzeniu złamał się manipulator, który jest odpowiedzialny za wszelkie zadania manipulacyjne. Mówiąc wprost — jest to ręka łazika. Na zawodach jest on wykorzystywany do podnoszenia elementów i przenoszenia w inne miejsce. Jednym z zadań było dostarczenie astronaucie poprzez łazika bidonu z wodą. Inna konkurencja wymagała, aby łazik za pomocą manipulatora obsłużył panel operatorski, wciskając przyciski itp. Więc jest to dość ważny element robota. Całe popołudnie spędziliśmy na naprawie, aby przygotować łazika na kolejny dzień.
Udało się to naprawić?
Tak, udało się. Czuliśmy się trochę jak zespół serwisowy podczas rajdu Paryż-Dakar.
Jak wygląda typowy dzień pracy przy łaziku?
Ponieważ wszyscy w zespole to studenci, nie możemy spędzać całego dnia przy budowie urządzenia. A szkoda. W wolnym czasie spotykamy się wszyscy albo tylko osoby zaangażowane w dany etap prac i tworzymy to co jesteśmy w stanie zrobić na uczelni. Czasem pewne rzeczy robimy w domu. Nasze spotkania mają też na celu ustalenie planów produkcji, omówienie ważnych kwestii i projektu. Zespół składa się średnio z ośmiu osób, choć ta liczba się zmienia.
Co Twoim zdaniem jest przewagą Waszych łazików?
Łaziki podczas konkursu wyglądają bardzo podobnie. Często konstrukcje składają się np. z sześciu kół tak jak np. łazik Curiosity, który rzeczywiście wylądował na Marsie. My w naszym łaziku zastosowaliśmy cztery koła. Dlaczego? Musieliśmy go trochę „odchudzić”, gdyż jednym z punktów w regulaminie jest maksymalna masa 50kg. Jeżeli ważyłby więcej to odjęto by nam kilka punktów w każdej konkurencji. Przewagę w naszym łaziku doszukuję w zdecydowanie mocnej konstrukcji. Upadek, który nam się przytrafił nie spowodował większych strat poza zniszczonym manipulatorem. Podejrzewam, że większość łazików, które brały udział w konkursie nie przetrwałyby tej „przygody”.
Jaka jest Twoja rola jako liderki zespołu?
Lider zespołu w głównej mierze zajmuje się regulaminem danego konkursu — w ciągu roku startujemy w wielu konkursach łazików. Analizuję regulamin zawodów, przedstawiam skróconą wersję i co najważniejsze bardziej zrozumiałą całemu zespołowi. Następnie rozdzielam zadania wśród wszystkich osób z zespołu. Przygotowuję wszelką dokumentację, która jest konieczna, aby brać udział w konkursach. Każdy konkurs zaczyna się od ogólnej prezentacji w „formie papierowej”. Na tym etapie opisujemy drużynę i wszystkie umiejętności danego zawodnika. Poza tym jestem odpowiedzialna za konkurencję pobierania próbek, czyli część geologiczno-biologiczną. Każdy łazik musi pobrać kilka próbek m.in. gruntu, po jej pobraniu należy ją przebadać. Próbki bada się na okoliczność występowania życia i różnych substancji chemicznych wskazujących na to, że to życie istnieje bądź istniało.
Jak to się stało, że trafiłaś do zespołu Impuls Team?
Przyznam, że dołączyłam trochę przypadkiem. Trafiłam na zawody łazików marsjańskich w 2015 roku, które odbywały się w Polsce. Mój kolega brał udział wraz z zespołem, a ja chciałam zobaczyć, jak to wygląda. Podczas eliminacji zaproponowałam, że mogę pomóc stworzyć prezentację zespołu. Był to moment, kiedy zdecydowałam, że będzie to dla mnie ciekawa przygoda. Tym sposobem znalazłam się na stałe w Impuls Team.
Czy Twoja praca jako studentki Politechniki Świętokrzyskiej jest także związana z łazikami marsjańskimi?
Podczas studiów na automatyce i robotyce zajmuję m.in. systemami wizyjnymi, a dokładniej nawigacją robota mobilnego za pomocą systemu wizyjnego. Nie ukrywam, że jest to także jedno z zadań, które stawiane jest przed łazikiem. Podczas konkursu musi się on poruszać w terenie tylko za pomocą współrzędnych GPS oraz na podstawie znaczników wizualnych. Łazik używając kamer i odpowiednich algorytmów, musi dotrzeć do wyznaczonego miejsca, korzystając z informacji o znacznikach wizualnych. Takim znacznikiem wizualnym może być np. piłeczka tenisowa, która dość mocno odróżnia się od otoczenia.
ZOBACZ JAK STUDIUJE SIĘ AUTOMATYKĘ NA POLITECHNICE ŚWIĘTOKRZYSKIEJ W KIELCACH
Masz jakiegoś idola, którego chcesz naśladować zajmując się mobilnymi robotami?
Elon Musk. Może nie jako idol ani autorytet, ale podziwiam go za to, że ma tyle odwagi, aby realizować swoje pomysły. Bo o to w tym wszystkim chodzi, aby realizować to, co ma się w głowie.