Konkurs łazików marsjańskich, w których wszyscy rywalizują... takim samym łazikiem. Taką formułę ma w tym pandemicznym roku trwający na Politechnice Świętokrzyskiej w Kielcach finał międzynarodowego konkursu łazików marsjańskich, European Rover Challenge (ERC). Uczestniczące w nim drużyny z całego świata zachowują wyjątkowy dystans społeczny, bo każda z nich, z własnego kraju, z pomocą własnego oprogramowania zdalnie steruje robotem udostępnionym przez organizatorów. O robocie, który wiele potrafi i choć nie jest szybki, trudno go zatrzymać, opowiada RMF FM Szymon Dzwończyk, którego firma produkuje wykorzystywane w konkursie łaziki LEO Rover.
Twoja przeglądarka nie obsługuje standardu HTML5 dla audio
Grzegorz Jasiński: Zacznijmy może tego, że jest pan osobą nieprzypadkową na European Rover Challenge. Można powiedzieć, że pana kariera tutaj zatoczyła koło od pierwszego konkursu, który pan wygrał. Co to był za robot?
Szymon Dzwończyk: Ten konkurs, który wygraliśmy, to była w ogóle pierwsza edycja European Rover Challenge, która odbyła też tutaj w okolicach Kielc. My jako Politechnika Wrocławska, wtedy jeszcze jako zespół Scorpio, wzięliśmy udział właśnie w tej pierwszej edycji. Ciekawostka była też taka, że byliśmy pierwszym startującym zespołem, mieliśmy pierwszy slot godzinowy. Więc całkowicie otwieraliśmy te zawody i też zamknęliśmy je pierwszym miejscem. Jest taka cała seria ciekawych przypadków, chociaż może nie przypadków. No i tak później dalej się toczyła cała historia, byłem komentatorem też tutaj na ERC przez następne 2 lata. W międzyczasie założyliśmy też ze znajomymi firmę, w której produkujemy łaziki LEO Rover, które właśnie w tym roku okazały się idealnym rozwiązaniem sytuacji, kiedy nie każdy zespół może do nas przyjechać.
Można powiedzieć, że jesteście państwo potwierdzeniem takiej tezy, że udział w tym konkursie faktycznie może wyprowadzić człowieka na drogę związaną z tego typu przemysłem. To faktycznie może być początek już nie tylko hobbystycznego, ale takiego całkiem praktycznego zainteresowania dziedziną przemysłu, która wygląda na to, że będzie się teraz bardzo szybko rozwijać.
Też jestem tego zdania. Na pewno nie ma co ukrywać, że nie są przypadkowe osoby, które tutaj startują, w tych wszystkich zespołach. To nie są zespoły ogromne, gdzie mamy miejsce na osoby, które tak naprawdę są tylko niechcący. Więc zazwyczaj to są osoby, z którymi rozmawia się o naprawdę ciekawych tematach, które są zainteresowane już od dawien dawna czy to kosmosem, czy robotyką, czy też po prostu i tym, i tym. I potem zaczynają swą karierę w naprawdę ciekawych miejscach. Związanych właśnie z tymi zainteresowaniami.
Konkurs dotyczy łazików marsjańskich, ale to oczywiście jest tylko pewien symbol, bo tak naprawdę to on jest wstępem, okazją do pokazania swoich umiejętności, które potem można wykorzystać wszędzie. Nie tylko z myślą o Marsie, ale zdecydowanie przede wszystkim na ziemi.
Najczęstszym tak naprawdę zastosowaniem, takim ziemskim, robotów tego typu, które każdy zna, to są roboty saperskie. I prawda jest taka, że zastosowanie tych robotów, czy tutaj w takim bardzo symulowanym otoczeniu, czy właśnie przy pracach saperskich, jest bardzo podobne. Używamy podobnej komunikacji, podobnego oprogramowania, też czasem manipulatorów. I to jest taka pierwsza styczność z robotami, albo się zna marsjańskie, albo saperskie. Ale jako firma też jesteśmy dobrym przykładem tego, że tych zastosowań jest mnóstwo. Tych łazików, dokładnie tych, które tutaj będą jeździły podczas konkursu, mamy sprzedanych i dostarczonych na całym świecie już ponad 130 sztuk. I naprawdę, co klient to kompletnie inne zastosowanie. Zaczynając od rolnictwa w postaci ferm ślimaków, czy drobiu, po inspekcję rur kanalizacyjnych, czy też nawet zastosowanie w służbach mundurowych. Klienci znajdują nas na różne sposoby i są zadowoleni z tego, jak to wszystko wygląda.
Jaka jest różnica między amatorskim zainteresowaniem, które jest na tak wysokim poziomie, że pozwala wygrywać tego typu konkursy, a profesjonalizmem w tej dziedzinie? Bo można powiedzieć, że tylko 6 lat minęło. To niedługo. Jak bardzo trzeba wyjść na wyższy poziom, żeby można było mówić o sobie już jako o profesjonaliście?
My też nie do końca lubimy nazywać się profesjonalistami z tego powodu, że to też buduje pewien dystans z potencjalnym czy też obecnym klientem. Jesteśmy gdzieś pomiędzy, czyli wyszliśmy z tego amatorskiego kręgu, od tych amatorskich rozwiązań też takich amatorskich zainteresowań i przeszliśmy przez te zainteresowania już trochę wyższe, właśnie przy okazji Politechniki Wrocławskiej, a doszliśmy teraz do takiego momentu, w którym to my pomagamy ludziom tak naprawdę przejść na następny poziom. Łazik LEO Rover jest zbudowany właśnie dla edukatorów i też dla osób, które chcą tworzyć prototypy. Więc specjalnie jest dostosowany do tego typu osoby, która chce przejść przez tą problematyczną często granice, gdzie już przestają używać takich rozwiązań "powertape'owych", a zaczynają rzeczywiście projektować coś swojego. Tylko najczęściej - jak się okazuje w robotyce - te osoby nie mają dostępu do jakiejś solidnej platformy, na której mogliby to robić. Ja lubię to porównywać do sytuacji., jak byśmy mieli teraz rzeszę programistów, którzy po to, by w ogóle napisać swój kod, musieliby zbudować własny komputer.
Na szczęście nie potrzebują tego.
Już tego na szczęście nie potrzebują, więc to co się działo w latach osiemdziesiątych w programowaniu ogólnie i w całym rynku komputerów, to dzieje się teraz na rynku robotycznym. My jesteśmy jedną z nielicznych, dosłownie kilku firm na świecie, które uderzyły do tej grupy odbiorców. Czyli właśnie pomagają zebrać wszystko do kupy - i jeśli chodzi o oprogramowanie, i jeśli chodzi o sprzęt - spakować to w jedną paczkę i pozwolić ludziom myśleć, co dalej.
Użył pan terminu rozwiązanie "powertape'owe", wyjaśnijmy, o co chodzi.
To się jeszcze wiąże z rozwiązaniami, które pokazywaliśmy wcześniej na ERC i też na amerykańskiej wersji tych konkursów przy okazji budowy łazików. Prawda jest taka, że w momencie, w którym mamy do budowy i do utrzymania łazika, który ma kilkaset części i każda z tych części może się popsuć, to siłą rzeczy na samym końcu wychodzi na to, że trzeba szukać takich rozwiązań bardzo tymczasowych, żeby móc startować na przykład w następnym dniu zawodów. Nie raz zdarzały się przypadki, gdy w pierwszym dniu zawodów wszystko szło dobrze, a potem np. nagle pękał jakiś element zawieszenia. Jeszcze jeden to pół biedy, bo się miało zazwyczaj jakieś zamienniki, ale jeśli coś dalej zawiodło, to trzeba było właśnie tym powertapem czy opaskami zaciskowymi tymczasowo naprawiać. I prawda jest taka, że takie coś uczyło i uczy dalej zespoły takiego właśnie realistycznego podejścia do tych zawodów. Czyli to nie wystarczy, że zaprojektujemy sobie wspaniałego robota, wspaniałe oprogramowanie, siądziemy i to zrobimy. Tylko jak się okazuje te zawody zderzają te wszystkie pomysły z rzeczywistością. Właśnie to jest to miejsce na te "powertape'owe" rozwiązania.
Jak w ciągu tych 6 lat rozwinęło się używane przez państwa oprogramowanie, sprzęt komputerowy? Tu postępy są dla większości zwykłych śmiertelników niezauważalne, bo tak naprawdę to i szybkości komputerów i pojemności pamięci są wystarczające dla codziennego użytku. Państwo musicie używać nieco wyższej klasy sprzętu, czy widać, że każdy rok przynosi jakieś konkretne postępy?
Na pewno zmienia się wszystko, na pewno pojawia się - nie powiedziałbym, że nowy sprzęt - ale pewna systematyka tych rozwiązań. Wiele zespołów po pewnym czasie podgląda, co się działo u innych, co działało, co nie działało i całość idzie w pewną konkretną stronę. Czyli np. pojawiają się rozwiązania czterokołowe zamiast 6-kołowych i nagle po dwóch latach okazuje się, że już wszystkie łaziki są czterokołowe, bo okazuje się, że nie potrzeba aż 6 kół łazików. Tu widać, że następuje taka systematyzacja, normalizacja tego co jest robione. Dobrym przykładem tego jest to, że zespoły najczęściej przychodzą na ROS, czyli Robot Operating System, który jest już normalnością na całym rynku przemysłowym, a który jeszcze 6 lat temu tu na zawodach jeszcze standardem nie był. Ten system pozwala na użycie paczek oprogramowania, które są już napisane, są dostępne w internecie za darmo, do dowolnego ściągnięcia i użycia. I jest też system, na którym my działamy, także teraz podczas zawodów. Też jeden z takich przykładów rzeczy, które zmieniają się z roku na rok, stają się bardziej usystematyzowane. Dobrym przykładem jest też to, jak nasz robot się przez te 3 lata rozwijał, właśnie się bardziej systematycznie ją. Dobrym też przykładem jest to, jak nasz robot rozwijał się przez 3 lata, bo głowę dam że, jeśli ktoś by porównał nasze rozwiązania sprzed 3 lat to mało, kto zauważy różnicę, a tak naprawdę zmieniło się wszystko. Czyli to dobrze pokazuje, że nie zawsze te zmiany muszą być w takich zauważalnych sferach. A u nas np. właśnie całe oprogramowanie, cała elektronika robota, tego komercyjnego, zostały zmienione. To jest chyba bardzo dobrym wskaźnikiem, że jednak idziemy w dobrą stronę.
No właśnie, bo co tam może się poprawić? Jeśli mamy już działający projekt, jeśli on potrafi jeździć i wykonywać te rzeczy, których oczekujemy. Czy możemy się jeszcze spodziewać coraz lepszych silników elektrycznych, coraz pojemniejszych baterii, coraz lepszych kamer, coraz lepszych narzędzi do komunikacji z tym robotem? Czy to są te kierunki które, jakby wszystkie równolegle się rozwijają?
Tak, dokładnie. Jak się okazuje można teraz nawet rozebrać telefon, wyciągnąć z niego komponenty i użyć w swoim łaziku. To dobrze pokazuje, że właśnie te komponenty, które gdzieś tam cały czas widać, jak się rozwijają w telefonach, mogą też być użyte tam. Choćby w formie różnych zestawów deweloperskich. To co na pewno się coraz bardziej rozwija, co roku widać różnicę, to jest np. autonomia, czyli zdolność łazika do jazdy samodzielnej. To jest mocno punktowane w tych zawodach, a opiera się w dużej mierze właśnie o sensory i oprogramowanie. Czyli każdy zespół coś tam wynajdzie, czegoś użyje, choćby różnych kamer, w tym kamery stereowizyjnej, którą też mamy teraz na łaziku, która pozwala na poczucie głębi. Dzięki temu zespoły mogą wejść na kompletnie inny poziom, przy którym mogą np. planować trasy samodzielnie, mogą jeździć samodzielnie. I widać, że z roku na rok te rozwiązania są coraz bardziej dojrzałe. Tutaj widać bardzo dużą zmianę.
Jeśli buduje się łaziki marsjańskie, które mają być testowane i uczestniczą w konkursach na Ziemi nie ma jednego problemu, który mają wszyscy, którzy wysyłają roboty w przestrzeń kosmiczną, nie potrzeba specjalnie chronionej przed programowaniem elektroniki. Ta elektronika może być rzeczywiście taka najnowocześniejsza, jaka w danej chwili jest. Jeśli chodzi o kosmos, to tutaj zwykle elektronika jest generację, parę generacji wcześniejsza, bo ona musi być po prostu izolowana od promieniowania kosmicznego. Czy sądzi pan, że w tym komercyjnym przemyśle robotów, takie rozwiązania, które do tej pory jednak były opanowane głównie przez NASA, przez firmy, które to robiły już na państwowym poziomie, też będą dostępne?
W sumie to nawet mamy ten dostęp. Chodzi o to, że część naszych klientów właśnie kupuje te nasze rozwiązania po to, żeby na tej platformie testować swój kosmiczny sprzęt. Takim przykładem może być współpraca z jednym z uniwersytetów, który wykorzystuje radary jako sensory, które mogą być użyte w zastosowaniu kosmicznym. Ale skoro jakiś zespół chce zbudować radar, chce go przetestować przy komunikacji czy też nawigacjach takiej autonomicznej, to też nie chce budować całego robota po to tylko, żeby testować radar. Więc mamy uniwersytet, który po prostu kupił naszego robota po to, by postawić na tym ten radar, pojeździć, posprawdzać. W ten sposób to wszystko jest sprawdzane, idzie do przodu, więc i my w sumie pośrednio mamy dostęp do tego typu technologii. Nie powiedziałbym, że mamy w biurze po prostu nagle sprzęt, który polegałby na Marsa, ale też nie musimy go mieć. Dzięki temu, że nie musimy się bać właśnie o radiację, o problemy termiczne, mamy ten dostęp do najnowszej technologii. Tu w przypadku technologii kosmicznych doszło do pewnego odwrócenia ról. Przy zastosowaniach kosmicznych można wykorzystać tylko technologie, które są już sprawdzone, rzeczywiście przetestowane i wiadomo, że będą w takim niebezpiecznym środowisku działać. Za to my możemy użyć czegokolwiek.
Rozmontować nawet najnowszy telefon.
O tak dokładnie...
Podejdźmy może do robota, jakby pan zechciał opowiedzieć, co LEO potrafi, co ma na pokładzie w tej wersji, którą państwo dostarczacie uczestnikom tego konkursu.
Tak więc wersja LEO, którą nazywamy wersją ERC 2020, różni się od podstawowego łazika tym, że postawiliśmy na nim też kamerę stereowizyjną Z2, która właśnie pozwala na mapowanie terenu i poczucie głębi przy pracy. Postawiliśmy też na nim dużo mocniejszy komputer NVIDIA® Jetson Xavier™ NX, który potrafi analizować cały obraz z tej kamery nawigacyjnej. Uczestnicy tego konkursu nie muszą się bać tego, że zabraknie im mocy obliczeniowej. Głównie chodzi właśnie o to, żeby mogli w pełni rozwinąć swoje możliwości. I do tego obok jest postawiony też router wi-fi 5GHz, który pozwala na bardzo silny sygnał, dobry zasięg przy operacji właśnie przez internet. Łazik jest podłączony do internetu, zespoły będą łączyły się z nim przez platformę Freedom Robotics, czyli platformę, która jest naszym partnerem i partnerem ERC. Ona pozwala na zdalne sterowanie niezależnie od tego, gdzie ktoś się znajduje.
Tu jest jeszcze jedna kamera, ta dolna, do czego ona będzie służyć?
To jest różnica między zwykłym łazikiem, a tym ze specjalną zabudową na konkurs. My po prostu zazwyczaj dostarczamy w pudełku łazik wyposażony w tę dolną kamerę szerokokątną, która widzi i teren, i koła łazika, dzięki czemu użytkownik, który steruje np. manualnie, jest w stanie idealnie odnaleźć się w terenie, wie, gdzie łazik się kończy, gdzie się zaczyna i jak się zachowały koła, czy np. są uniesione przez jakiś wjazd na przeszkodę itd. Mamy tu jedną kamerę, ale łazik potrafi skręcać w miejscu. Przy tym skręcaniu dyferencyjnym operator może się obrócić tym robotem - najczęściej nie ma z tym problemu - i popatrzeć do tyłu, rozejrzeć się. Ta kamera jest domyślnie ustawiona na łaziku, nie ma też filtra podczerwieni, czyli pozwala na widzenie w nocy. Jeśli postawimy na łaziku oświetlacz w podczerwieni, widzimy spokojnie wszystko, przez noktowizję. Jeśli chodzi o samego łazika, to jest to taka mała dość konstrukcja, 40 na 40 cm. Waży 6,5 kilo w tej podstawowej wersji.
Można go schować do plecaka...
Można go powiesić na plecaku. To było jedno z założeń, przy jego tworzeniu. Właśnie z tego powodu też te łaziki są mniejsze niż te roboty, które zazwyczaj widać na tych konkursach. Właśnie z tego powodu, żeby można było go wrzucić do samochodu, można było go wrzucić na plecak. Mieliśmy zastosowania choćby speleologiczne, spokojnie sobie radzi, da się to przenieść.
A jeśli chodzi o baterie i zasilanie, tu każde koło jest niezależnie zasilane z silnikiem elektrycznym? Jak to dokładnie skonfigurowane?
Tak, każde koło ma swój niezależny silnik z przekładnią planetarną. Dlaczego wspominam o przekładni planetarnej? Bo właśnie tym się różnimy od zdalnie sterowanych samochodzików. Ten robot jest cichy, jest niskiej mocy, w sumie przy napędzie mamy około 60 W, więc to jest naprawdę niedużo. Ale radzi sobie spokojnie w terenie bez żadnego problemu z tego powodu, że właśnie ma przełożenie między silnikiem kołami. Dzięki temu koła jeżdżą trochę wolniej nie ma tego takiego charakterystycznego bzyczenia, które słychać jeśli mamy jakieś drony czy zdalnie sterowane samochodziki. Do tego każde koło ma swój własny enkoder, czyli jest w stanie działać w pętli z prędkością. Co oznacza, że nieważne czy łazik podjeżdża, czy zjeżdża z górki, utrzymuje swoją własną prędkość i jest w stanie też powiadomić operatora czy też oprogramowanie, jaka jest aktualna prędkość tych kół. Jeśli chodzi o baterie, to mamy wymienne baterie litowo-jonowe, które pozwalają tak naprawdę na około 4 godzin jazdy. Tutaj podczas tego konkursu baterie wymieniamy przy każdym nowym zespole, żeby każdemu dać robota dokładnie tej samej konfiguracji. Ale można by tak naprawdę ominąć kilka zespołów i dalej ten łazik by sobie radził.
Jaki ciężar ten łazik jest w stanie efektywnie dźwigać na plecach? Waży 6,5 kilo, a ile jest w stanie wziąć na plecy?
To właściwie zagadka, tak naprawdę zależy to od konfiguracji, od otoczenia. Normalnie podajemy w specyfikacji 5 kilo. Czyli prawie, że drugie tyle jest w stanie sobie na sobie unieść. Prawda jest taka, że nawet jakby ktokolwiek z nas na nim stanął, to się nic nie stanie. Mechanicznie jest zabezpieczony przed wszelkimi uszkodzeniami. Ale tak, żeby spokojnie sobie radzić też w terenie, żeby po prostu móc jeździć, to możemy postawić około 5 kilogramów.
On w tej konfiguracji, która tu jest, nie przewróci się na plecy, ale gdyby się przewrócił, czy jest w stanie się odwrócić? To akurat jest jeden z takich problemów, które na tych konkursach się pojawiają.
On sam nie jest w stanie się odwrócić, ktoś musi mu pomóc. Każda tego typu przewrotka wiąże się z powrotem do ostatniego punktu orientacyjnego, odbija się to na punktacji. Raczej się na to nie nastawiamy. Zawsze za robotem podczas konkursu będzie szedł też operator dodatkowy czy jeden z sędziów, właśnie po to, żeby zabezpieczyć go przed tego typu wydarzeniem. Dodatkowo właśnie ta osoba ma być takim jakby kontaktem dla zespołu, który będzie robotem sterował. Bo nie zawsze tutaj z namiotu będziemy widzieć, co się dzieje. Są miejsca na terenie, które są ukryte za górkami czy w kraterach, więc dobrze mieć kogoś tam na miejscu.
Roboty uczestniczące w tym konkursie miały zawsze taki spektakularny czerwony przycisk do wyłączenia, że można było nawet kopniakiem go wyłączyć, gdyby się wyrwał spod kontroli. Czy ten też ma coś takiego, bo tu nie widzę?
Nasz przycisk jest zielony i służy do wyłączenia łazika, ale nie będziemy go raczej używać jako przycisku awaryjnego. Chodzi o to, że miedzy innymi z tego powodu właśnie zmniejszyliśmy skalę tych robotów. Czyli jeśli by się coś działo, podbiegamy do niego - naprawdę nie jest szybki - i podnosimy go. 6 kilo to nie jest jakiś wielki ciężar. Tego się nie dało robić z 50 kg konstrukcjami, ale tutaj właśnie w ten sposób możemy się zabezpieczyć przed jakimś awariami...
I nikomu krzywdy nie zrobi.
Dawaliśmy tego łazika do jeżdżenia dzieciom. Specjalnie sprawdzaliśmy, czy przypadkiem dzieci tego nie popsują, żeby wiedzieć, które elementy ewentualnie wymienić. Żadne dziecko chyba jeszcze nie płakało z tego powodu.
Ten konkurs to jest też dla państwa okazja do szczególnego przetestowania swojego robota, bo nagle oddajecie go w ręce programistów i operatorów z różnych krajów, z różnych też tradycji technicznych, pewnych przyzwyczajeń, to sprawia, że ten robot będzie testowany już w pełni globalnie.
Tak, dlatego też nasze tutaj partnerstwo tutaj, nasze uczestnictwo jest nie tylko sentymentalne. Ale też pozwala nam właśnie przy tej okazji rozwinąć naprawdę dużo oprogramowania, które może zabezpieczyć przed pewnymi błędami, może trochę pomóc zespołom, które będą coś rozwijać swojego i dodatkowo też sprawdzić to czysto mechanicznie. Jeszcze nigdy wcześniej nie robiliśmy czegoś takiego jak podczas ostatnich testów, które robiliśmy tydzień temu i też 3 tygodnie temu. Łazik jeździł non stop przez 12 godzin, każdy zespół po prostu łączył się z tym łazikiem. Szczerze mówiąc byłem zaskoczony jego absolutnie zerową awaryjnością. I tak codziennie próbowaliśmy go zepsuć, inne zespoły próbowały go zepsuć, ale oprócz wywrotek naprawdę ciężko go zatrzymać.