ASK ME ANYTHING - Projekt Scorpio

@Jakub Mazurkiewicz: 1) Co sądzicie o projekcie BRAILLE, eksplorowania jaskiń marsjańskich i wykorzystania do tego robota stworzonego przez Boston Dynamics? Czy uważacie, że w przyszłości łaziki zostaną zastąpione robotami?Projekt BRAILLE pokazuje interesujące podejście, ponieważ roboty tego typu mogą mieć większą zwinność i elastyczność w porównaniu z łazikami, co może umożliwić im lepsze poruszanie się w trudnym terenie. Nie wiadomo jednak, czy takie rozwiązanie będzie w stanie spełnić wszystkie wymagania dotyczące badania jaskiń na Marsie i czy zostanie zastosowane w praktyce. W każdym razie, projekt BRAILLE wskazuje na ciekawe możliwości zastosowania robotów w eksploracji kosmicznej i jest wartościowym przykładem rozwoju technologii w tej dziedzinie.

Jeśli chodzi o przyszłość, trudno jest przewidzieć, czy roboty tego typu zastąpią łaziki w celach eksploracyjnych. Technologia ta jest wciąż rozwijająca się i istnieje wiele różnych sposobów poruszania się robotów, które mogą być lepsze dla różnych zastosowań. W każdym razie, ważne jest, aby stale monitorować postępy w tej dziedzinie i wybierać rozwiązania, które są najlepsze dla konkretnych zadań.

2) Czy myśleliście o tym, żeby spróbować swoich sił także w przygotowaniu robota interwencyjno-inspekcyjnego?
Na tę chwilę chcemy skupić się rozwijaniu i udoskonalaniu obecnego projektu. Jesteśmy jednak otwarci na nowe pomysły, a zatem nie wykluczamy takiej możliwości - w przeszłości uczestniczyliśmy w współprojektowaniu kolonii marsjańskiej Twardowsky oraz konceptu lądownika Projekt Eagle.

3) Czy wierzycie w istnienie istot pozaziemskich?
Wierzymy, że nie jesteśmy sami we wszechświecie. Istnieje tak wiele galaktyk, że niemożliwym jest, aby poza nami nie było więcej istnień.

@Biloq:Tak, koncepcja ogniw fotowoltaicznych była brana pod uwagę, jednak w przypadku naszego łazika czas w którym ma pracować jest krótki (około godziny), więc ogniwo fotowoltaiczne nie wpłynęło by zbytnio na kwestię zasilania, dodatkowo regulaminu zawodów w których bierzemy udział limitują masę łazika, a dodanie ogniw fotowoltaicznych które nie są niezbędne dodaje nam niepotrzebnej masy. Gdyby nasz łazik musiał operować przez dłuższy czas (przykładowo godzinę dziennie, codziennie przez tydzień) to dodanie paneli fotowoltaicznych mogłoby rozwiązać problem zasilania (pod warunkiem że świeciłoby słońce)

Jeśli mamy ograniczone możliwości transportu wielkogabarytowego to rozkładamy łazika na moduły. Ściągamy wahacze i od nich odkręcamy koła, manipulator rozbieramy na elementy, demontujemy maszty i demontujemy wszystkie moduły elektroniczne. Po transporcie w miejsce docelowe do zmontowania łazika potrzebujemy: zestawu kluczy płaskich, zestawu imbusów, zestawu śrubokrętów oraz dużo opasek zaciskowych.

Tak, jest to możliwe. Wiele firm i instytutów badawczych pracuje nad rozwojem sztucznej inteligencji i technologii autonomicznych, w tym łazików. Obecnie istnieją już łaziki, które mogą poruszać się samodzielnie w różnych środowiskach, wykonywać proste zadania i reagować na swoje otoczenie. W przyszłości możliwe jest, że łaziki staną się jeszcze bardziej zaawansowane i zdolne do wykonywania coraz bardziej skomplikowanych zadań.

@Piotr Bibik : Pytanie odnośnie zasilania naszej konstrukcji jest jednym z częściej zadawanych pytań. Obecnie w łaziku stosujemy cztery zestawy akumulatorów Litowo-polimerowych 6s. Może wydawać się, że lepszą alternatywą byłoby zastosowanie modułów fotowoltaicznych ale przy naszej konstrukcji, która nie wymaga długiego czasu użytkowania, a w zamian liczy się dla nas każdy gram to rozwiązanie takie byłoby bardziej kosztowne i mniej wydajne, a w zamian za to posiadamy trzy zestawy baterii zasilających złożonych z czterech akumulatorów o łącznej pojemności 16 tysięcy mAh, oraz jeden większy akumulator o pojemności 10 tysięcy mAh.

Każdy zestaw stosowany jest osobno podczas gdy pozostałe zestawy gotowe są do użycia. 

Zasilanie z zestawu akumulatorów kierowane jest przez główny układ zabezpieczający na szynę zasilającą skąd rozdystrybuowywane jest na poszczególne układy wykonawcze łazika.

Łazik przy zasilaniu z pojedyńczego zestawu może pracować nawet do 4- 4.5 godziny bez konieczności ładowania, oraz około 2.5 godziny przy zasilaniu z akumulatora 10tys mAh, oczywiście jest to czas szacunkowy gdyż zmienia się to w zależności od temperatury w jakiej operujemy łazikiem oraz od obciążenia na jakie poddany jest łazik podczas zadania. Przy ujemnych temperaturach łazik radzi sobie gorzej, energię traci stosunkowo szybko lecz nadal jest w stanie nieprzerwanie orwcować przez około 3.5 godziny, w temperaturach dodatnich nie jest to aż tak bardzo odczuwalne gdyż podczas zawodów czas przeznaczony na konkurencję nie przekracza godziny, dzięki czemu mamy bardzo duży bufor energii i nie musimy martwić się o gwałtowny spadek napięcia na akumulatorach.

@Bazuka:

Wyróżniał nas przede wszystkim nacisk na aspekt socjologiczny naszego projektu. Poza wieloma ciekawymi rozwiązaniami technicznymi zaproponowaliśmy również wiele rozwiązań istotnych dla współżycia mieszkańców. Jeśli chodzi o rozwiązania techniczne to jednym z najciekawszych było zastosowanie systemu luster na zboczach delty, które zwiększają ilość energii słonecznej docierającej do kolonii. Sama lokalizacja, którą wybraliśmy znajduje się w tym samym kraterze co miejsce lądowania najnowszej misji marsjańskiej, łazika Perseverance, wybranego przez NASA. Więcej o samej kolonii można przeczytać TUTAJ.

@Pysiak:

1) Jaki silnik, napęd jest zastosowany w łaziku?

W kołach znajdują się silniki BLDC Q100, przeznaczone do roverów elektrycznych o mocy 350W.

2) Dlaczego postawiono na opony, a nie gąsienice? Jak to wygląda z trakcją podczas grząskiego terenu?

Zdecydowaliśmy się na zastosowanie opon zamiast gąsienic przede wszystkim ze względu na masę. Regulaminy zawodów serii Rover Challenge, czyli międzynarodowych zawodów łazikowych ograniczają całkowitą masę konstrukcji do 50 kg. Dlatego zawsze staramy się szukać najlżejszych możliwych rozwiązań. Dodatkowo opony są dużo prostsze w utrzymaniu i konserwacji na co dzień

Grząski grunt nie stanowi dla nas problemu, ponieważ zastosowanie lekkich, miękkich opon sprawia, że nie zakopują się one w piasku. Brak bieżnika sprawia, że nie mogą spod niebie wyrzucać ziemi.

3) Do czego w ogóle one są przeznaczone?

Nasze konstrukcje budowane są z myślą o międzynarodowych zawodach serii Rover Challenge. Dodatkowo wykorzystywane są podczas różnego rodzaju festiwali, konferencji, targów i pokazów promujących technologię kosmiczną i nauki inżynieryjne.

4) Jakie sprzęty tzn. np. sondy, jakieś kamery itp. są zastosowane w łaziku, aby badać teren?

Na łaziku używanych jest 5 kamer:

kamera przednia znajdująca się przy ziemi potrzebna nam do poprawnego sterowania łazikiem podczas jazdy, najlepiej określająca teren i przeszkody znajdujące się bezpośrednio przed łazikiem;

kamera obrotowa na maszcie jest to kamera 360 stopni pozwalająca nam określić położenie łazika w przestrzeni i pokazująca teren wokół nas, przydatna jest również do znajdowania w terenie oddalonych od łazika zadań, jeszcze jednym z atutów tej kamery jest fakt, że posiada ona zoom optyczny.

kamera przy palcach manipulatora pozwala nam precyzyjniej wykonywać skomplikowane i precyzyjne czynności takie jak precyzyjne zaciskanie elementów lub chwytanie czegoś. Dzięki tej kamerze mamy pewność, że konkretny przycisk na panelu kontrolnym został przełączony.

kamera na nadgarstku pełni z grubsza podobną funkcję co kamera przy palcach, lecz pozwala nam precyzyjniej określić położenie samego nadgarstka w przestrzeni i to czy czynności wykonywane nim nie spowodują na przykład kolizji.

kamera stereowizyjna ZED wykorzystywana jest w celu generowania siatki 3D i chmury punktów terenu i przeszkód. Działa podobnie do ludzkich oczu, obliczając różnice między obrazami z jej dwóch soczewek.

Wykorzystujemy również układ inercjalny (IMU) oraz system GPS, które zapewniają nam dane konieczne do orientacji w terenie (pozycja i rotacja).

Na łaziku obecnie znajduje się czujnik NPK pozwalający nam na określenie występowania związków nieorganicznych w próbce. W ten sposób możemy zbadać czy w danej próbce może występować życie.

Na łaziku planujemy w niedługim czasie zastosować również spektroskopie Ramanowską, która uzupełni możliwości czujnika NPK podczas badania gleby.

5) W jaki sposób został rozwiązany problem z rozłożeniem masy, aby łazik był jak najbardziej stabilny?

W trakcie fazy projektowej projekt konstrukcji oraz rozkład elementów został dobrany tak, aby środek ciężkości znalazł się w geometrycznym środku łazika. Dodatkowo skupiliśmy się na możliwie maksymalnym obniżeniu środka ciężkości co zwiększa stabilność konstrukcji, szczególnie podczas jazdy w trudnym terenie.

6) Z czego jest głównie wykonany, aby przetrwał w tak odmiennych warunkach na Marsie?

Naszą konstrukcję budujemy z myślą o zawodach symulujących warunki marsjańskie, jednak nie o samej Czerwonej Planecie. Niestety ze względu na nasz ograniczony budżet nie będziemy w stanie odwiedzić prawdziwego Marsa.

Głównym używanym przez nas materiałem jest aluminium. Dodatkowo korzystamy z druku 3D, czy włókna węglowego.

7) I jako ostatnie to skąd taka chęć, hobby się pojawiło?

Jest to idealne połączenie chęci praktycznego zastosowania i rozwijania umiejętności uzyskanych podczas studiów oraz zainteresowania technologiami kosmicznymi, w szczególności Marsem. Nasze koło w swojej historii realizowało również inne projekty o tej tematyce, projekt lądownika marsjańskiego „Eagle” oraz kolonii marsjańskiej „Twardowsky”.

@Zhandos62:

1) Jak rozwiązane w waszym projekcie jest sterowanie? - Jaki sterownik/komputer odpowiada za 'mózg' łazika?

Do sterowania stworzyliśmy autorską aplikację sieciową. Ze względu na wymagania zawodów, podczas konkurencji nie mamy bezpośredniego widoku na łazika. W związku z tym, zazwyczaj mamy wiele laptopów, na których odpalamy różne funkcje aplikacji. Część pokazuje nam widoki z kamer, niektóre pokazują na bieżąco status komunikacji, a jeden jest laptopem głównego operatora odpowiedzialnego za jazdę oraz poruszanie ramieniem robotycznym. Jeśli chodzi o sterowniki to naszym głównym komputerem pokładowym jest aktualnie Jetson Orin AGX, a dodatkowo używamy kilku płytek Raspberry Pi.

2) W jaki sposób odbywa się komunikacja między łazikiem a bazą?

Do zapewnienia komunikacji bezprzewodowej pomiędzy bazą a łazikiem wykorzystujemy dwa radia Ubiquiti Rocket M2 AirMAX pracujących w paśmie 2.4GHz. Po stronie bazy używamy rotora antenowego z panelową anteną kierunkową co pozwala nam on uzyskać stabilną łączność radiową do 500m.

2) Co odróżnia Scorpio od innych łazików?

Przede wszystkim doświadczenie naszego koła. Działamy już od 2009 roku, a pierwszy łazik powstał w 2011. Przez lata wypracowaliśmy wiele autorskich rozwiązań, które przez lata udoskonaliliśmy. Najciekawsze i najbardziej wyjątkowe są prawdopodobnie bezciśnieniowe koła wykonane z Cordury i wypełnione pianką pamięciową. Rozwiązanie jest na tyle wyjątkowe, że zostaliśmy zaproszeni do laboratorium JPL, działającym przy NASA, aby je z nimi przetestować.

3) Jaką maksymalną prędkość może osiągnąć?

Maksymalna osiągalna prędkość to około 12 km/h. Jednak rzadko korzystamy z tej możliwości. Podczas konkurencji, na pustyni, czy specjalnie przygotowanych obszarach teren jest ekstremalnie nierówny. W związku z tym, ze względów bezpieczeństwa, nasza średnia prędkość na zawodach wynosi około 5 km/h.

4) Czy gdzieś możemy zobaczyć jak wasz łazik radzi sobie w terenie?

Oczywiście! Nasze media społecznościowe mają w sobie wiele zdjęć i filmów naszego łazika. Szczególnie dużo będzie ich w wyróżnionych relacjach z zawodów na Instagramie.

Linki:                                                                                                                              

Strona internetowa Scorpio: https://www.scorpio.pwr.edu.pl/
Facebook: https://www.facebook.com/ProjektScorpio
Instagram: https://www.instagram.com/projektscorpio/
Youtube: https://www.youtube.com/user/ScorpioOFFROAD

Przykłady w zdjęciach 😉

5) Czy jest szansa, że w przyszłości wasz łazik zostanie wysłany w Kosmos?

Niestety wykracza to poza nasze możliwości finansowe... Dodatkowo przeciążenie przy starcie i lądowaniu mogłyby zepsuć naszego łazika, a jego masa (48 kg) byłaby niewystarczająca na marsjańskie warunki.

@Redakcja: Oczywiście, był bardzo wyczekiwany, dlatego już szykuje serię pytań:)

@kubawit:Jednym z największych wyzwań przed jakim stanęliśmy okazało się skonstruowanie głównego układu przełączającego zasilanie.

Układ ten ma na celu całkowite odcięcie wszystkich komponentów elektronicznych od zasilania. Założeniem konstrukcyjnym było przenoszenie wysokich prądów, rzędu nawet 150A. Rozwiązaniem okazał się autorski układ sterownika z tranzystorem unipolarnym mocy.