Drużyna Raptors PL na podium w Fukushimie

Idea zawodów i zadania dla dronów

Zawody w Fukushimie symulowały warunki katastrofy przemysłowej. Po awarii elektrowni nuklearnej w Fukushimie zainicjowano cykl takich konkurencji, aby testować roboty, które w przyszłości mogą zapobiegać katastrofom oraz skutecznie działać w strefach zagrożenia.

Rywalizacja odbywająca się na trzech różnych torach była podzielona na dwie główne kategorie: mobility i exploration.

W kategorii mobility sprawdzano: zręczność w sterowaniu dronami, czas potrzebny na zaliczenie wszystkich przelotów, umiejętność zdobywania dodatkowych punktów za pokonanie trudnych przeszkód terenowych, takich jak: dziury w ścianach, zwisające z sufitu łańcuchy, silny wiatr generowany przez dmuchawę, całkowita ciemność.

W kategorii exploration musieliśmy m.in.: wykrywać różne znaczniki, sprawdzać rdzę i pęknięcia na metalowych płytach, podnosić szklane kulki, wycierać gąbeczką zakryty farbą kod QR, a następnie odczytać go z obrazu z kamery.

Krótkie przygotowania i pragmatyczna strategia

Nasze przygotowania były mocno utrudnione przez… czas. Pewność, że wyjazd do Japonii faktycznie dojdzie do skutku, ze względu na komplikacje logistyczne, zdobyliśmy stosunkowo późno. Wcześniej byliśmy też zaangażowani w inne międzynarodowe zawody – European Rover Challenge (zawody łazików), co dodatkowo ograniczało nasze możliwości treningowe.

Mając niewiele czasu, postanowiliśmy podejść do sprawy bardzo pragmatycznie. Po uważnym przeanalizowaniu regulamin, realistycznie określiliśmy, jakie mamy przewagi, a czego nie zdążymy zrealizować i opracowaliśmy strategię nastawioną na zdobycie maksymalnej liczby punktów, zamiast na efektowność samą w sobie.

Musieliśmy też: wybrać odpowiednie drony i zmodyfikować je pod wymagania zawodów, zmienić system wizyjny w jednym z nich, napisać oprogramowanie do detekcji wizyjnych, tak aby drony mogły „widzieć” i rozpoznawać wymagane obiekty.

Sprzęt: nie innowacja, lecz mądre wykorzystanie

Lataliśmy czterema różnymi konstrukcjami, z których wszystkie były dronami dostępnymi w sprzedaży, w mniejszym lub większym stopniu zmodyfikowanymi przez nas na potrzeby konkurencji w zawodach.

Sukces zawdzięczamy przede wszystkim poprawnej strategii wykorzystania dronów. Po analizie regulaminu zdecydowaliśmy się mocno postawić na umiejętności naszego utytułowanego pilota – Damiana Szewczyka. Uznaliśmy, że będzie to najbardziej optymalne punktowo rozwiązanie i rzeczywiście ta decyzja okazała się kluczowa.

Z naszych dronów zbudowaliśmy tak naprawdę cały zintegrowany system:

• w czasie lotu działały algorytmy detekcji wizyjnych,
• sędziowie otrzymywali obraz na żywo z kamer umieszczonych na dronach,
• po zakończeniu lotów tworzyliśmy mapę 3D na podstawie nagrań wykonanych w trakcie misji.

Dostosowywanie się w locie – modyfikacje podczas zawodów

Nawet na miejscu musieliśmy nadal dopasowywać sprzęt do zastanych warunków torów. Po lotach testowych okazało się, że przeszkody są na tyle wymagające, iż konieczne było dodanie odpowiednich osłon na śmigła. Na bieżąco poprawialiśmy nasze programy do detekcji wizyjnych, aby zmaksymalizować ich skuteczność – tak, aby drony nie tylko dobrze latały, ale też jak najlepiej „rozumiały” to, co widzą.

Międzynarodowa konkurencja i ich drony

W naszej kategorii wystartowało 9 drużyn: 7 zespołów z Japonii, 1 z Indonezji oraz oraz my – Raptors PL z Polski, z Politechniki Łódzkiej.

Rywale korzystali głównie z dwóch typów sprzętu. Dysponowali bardzo zaawansowanymi, kosztownymi dronami własnej konstrukcji z rozbudowaną sensoryką, wysokim poziomem autonomii i skanerami laserowymi (LiDAR). Drużyny miały też drony kupne marki DJI, głównie modele DJI Neo i DJI Avata. Te konstrukcje są znacznie prostsze w sterowaniu niż typowe wyścigowe lub freestyle’owe drony FPV (czyli jak te użyte przez nas ze względu na mniejsze rozmiary), cechują się wysoką wytrzymałością i odpornością na uderzenia, mają bardzo dobrą stabilizację, są jednak dosyć drogie.

Na tle takiego sprzętu nasze podejście – oparte na odpowiednio dobranych, zmodyfikowanych dronach kupnych i silnym pilotażu – okazało się bardzo skuteczne.

Wyzwania: prawo, regulamin i bariera językowa

Zawody w Japonii to nie tylko techniczne wyzwania, ale też zmagania z lokalnymi realiami.

Największe trudności:

• japońskie prawo, które mocno ogranicza latanie dronami – wymogi formalne i zasady bezpieczeństwa znacząco wpływają na sposób, w jaki można prowadzić loty,
• organizatorzy kilkukrotnie zmieniali regulamin na naszą niekorzyść, co wymagało szybkiego dostosowania strategii,
• bariera językowa – niewielu Japończyków mówi po angielsku, co komplikowało komunikację techniczną i organizacyjną.

Mimo tych przeciwności udało nam się zachować spokój, elastyczność i koncentrację na wyniku, co ostatecznie przełożyło się na miejsce na podium.

Podsumowując, było warto. Doświadczenie miejsca, jakim jest Fukushima i możliwość sprawdzenia swoich sił, technologii oraz skuteczności know-how były bardzo cenne i rozwijające. A do tego okazały się naprawdę satysfakcjonujące: względnie krótki okres przygotowań, a zdobyte miejsce na światowym podium! 

Drużyna

Poza wspomnianym już Damianem Szewczykiem w skład drużyny weszli studenci Wydziału EEIA: Eryk Pietrzak, Jakub Wiśniewski, Jakub Jaworski, Adam Chrzanowski i Jakub Kadłubaj.