ERC 2020, czyli zawody robotyczne po nowemu [KOMENTARZ]

Więcej niż zawody

Już w trakcie poprzednich edycji European Rover Challenge mocno eksponowanym aspektem wydarzenia była współzależność między obszarem studenckiej aktywności i rywalizacji inżynieryjnej a sferą profesjonalnych – naukowo-badawczych i przemysłowych – zastosowań technologii robotycznych oraz autonomicznych. "Nie tylko duży przemysł działa na rzecz postępu eksploracji, […] wkład wnoszony jest już na etapie projektów studenckich" – stwierdziła podczas ERC 2019 Maria Antonietta Perino, kierownik zaawansowanych projektów eksploracyjnych w firmie Thales Alenia Space, odpowiedzialna m.in. za główne przygotowania do rozpoczęcia misji ExoMars. Jak podkreśliła, młode pokolenie jest mocno zaangażowane nie tylko w odtwarzanie najprostszych, sprawdzonych rozwiązań w toku nauki podstaw, ale także w opracowywanie innowacji, które z powodzeniem można zastosować w ramach misji w kosmosie.

Poziom tego studenckiego zaangażowania z roku na rok sukcesywnie rośnie. „To, co się dzieje na torze w tym momencie, to jest absolutny fenomen” – wskazywał rok temu Łukasz Wilczyński, autor wizji i dyrektor organizacyjny całego cyklu ERC, wskazując na pojawienie się już na zawodach rozwiązań autonomicznych, w pełnym tego słowa znaczeniu. „Na łaziku zapala się niebieska lampka, która oznacza, że przełącza się on w tryb pełnej autonomii - nie jest sterowany. Zapalenie się czerwonej oznacza natomiast, że łazik sam uznał, że osiągnął dany marker. [...] To potwierdza, jak wysoki poziom już ta impreza ma” - wytłumaczył. Wskazał przy tym, że od czasu swojej pierwszej odsłony cykl znacząco się rozwinął, oferując nie tylko największy turniej robotyczny tego typu w Europie, ale również istotne forum networkingowe - na czele z konferencją odwiedzaną przez znaczących przedstawicieli światowej branży kosmicznej oraz forum kontaktów biznesowych i popularyzacji nauki.

To właśnie ten aspekt nadał szerszy kontekst i dodatkowy rozgłos całej inicjatywie, która zresztą szybko wystąpiła poza ramy klasycznej studenckiej rywalizacji. Kolejne edycje zaczęły skupiać w jednym miejscu czołowych przedstawicieli rządowych agencji, instytutów naukowo-badawczych oraz wiodących spółek przemysłowych. Szczególna pod tym względem była ubiegłoroczna konferencja towarzysząca ERC, na której pojawili się m.in. wiceszef NASA, szef działu robotyki Europejskiej Agencji Kosmicznej, dyrektor sekcji robotyki niemieckiej agencji kosmicznej DLR, a także liczni rodzimi przedstawiciele: Polskiej Agencji Kosmicznej, Agencji Rozwoju Przemysłu oraz Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Pomiędzy konferencją a zawodami wytworzyła się również przestrzeń dla eksperckich konsultacji i spotkań biznesowych oraz doradczych pomiędzy i z przedstawicielami sektora kosmicznego. Nie zabrakło również strefy wystawców, która skupiła z jednej strony branżowych przedsiębiorców i inżynierów, a z drugiej – naukowców, popularyzatorów i edukatorów. Wcielono w ten sposób w życie zamysł, zgodnie z którym młodzi uczestnicy zawodów, adepci inżynierii kosmicznej i przyszli badacze, a także startujące na tym trudnym polu nowe firmy, jak również te z już utrwaloną pozycją rynkową, mogą korzystać z okazji do nawiązania profesjonalnych kontaktów, współpracy i wymiany doświadczeń. Wszystko to na zasadzie sprzężenia zwrotnego, gdzie z jednej strony obecność firm to szansa dla uczestników ERC na powiązanie pasji ze ścieżką kariery, a dla samych przedsiębiorców – wychwycenie ambitnych i pracowitych talentów, ujawniających się podczas rywalizacji na torze marsjańskim.

Rosnąca skala i rozmach wydarzenia dotyczy zresztą przecież także samych zawodów - toczących się przy coraz większej liczbie międzynarodowych uczestników, na rozległym i zróżnicowanym torze odwzorowującym powierzchnię Czerwonej Planety. I choć rok do roku notowany jest tutaj awans w poziomie przygotowania technicznego i zaawansowania urządzeń biorących udział w rywalizacji, to jednak właśnie nadchodząca edycja przyniesie ERC pod tym względem swego rodzaju nową odsłonę.

ERC 2020 w formule hybrydowej – misja łazika marsjańskiego „w pigułce”?

Tegoroczna edycja ERC (zaplanowana na 11-13 września 2020 roku), pomimo wielu niewiadomych związanych z wybuchem pandemii COVID-19, nie powstrzymała chętnych przed zadeklarowaniem gotowości do udziału. Chęć taką zgłosiło 47 drużyn z całego świata, z czego do etapu finałowego, na podstawie dokumentacji technicznej, czyli tzw. preliminary reports jury zawodów dopuściło 33 zespoły z 14 różnych państw. Wśród nich znalazły się ekipy, które w ERC uczestniczą od dawna, ale nie zabrakło także debiutantów, w tym zawodników m.in. z Peru, Rosji czy Niemiec. Jurorzy oceniający dokumentację techniczną drużyn zwracali uwagę przede wszystkim na zgodność przygotowanych projektów z wytycznymi regulaminu ERC 2020 oraz interdyscyplinarne podejście do rozwiązywania tzw. złożonych problemów (complex problem solving), które w branży kosmicznej i robotycznej stanowią codzienność.

Przed finalistami postawiono niebagatelne zadanie przygotowania się do rywalizacji, podczas której będą zdalnie – z najodleglejszych części świata – sterować robotem poruszającym się fizycznie na torze marsjańskim w Kielcach. Umożliwi to specjalna platforma zdalnego zarządzania flotą robotów – zaprojektowana przez amerykański startup – oraz autonomiczne pojazdy produkowane w Polsce. Oparta na niej struktura składać się będzie z licznych niezależnych od siebie komponentów, które wspólnie obsłużą rozległy system transmisji i wykonywania komend. Całość może przywoływać skojarzenia z realną wyprawą łazika marsjańskiego, którego działanie na Czerwonej Planecie zapewnia zaawansowany naziemny segment transmisji danych oraz programowalna infrastruktura współdziałająca z robotycznym pojazdem na odległość.

Trzonem tego symulowanego systemu na potrzeby ERC 2020 będzie opracowane przez Freedom Robotics z Doliny Krzemowej rozwiązanie i zestaw narzędzi – od oprogramowania w chmurze, po aplikację na telefon – które wspólnie pozwalają na zdalną obsługę nie tylko jednego, ale całej grupy robotów. „Idea stojąca za tym rozwiązaniem jest prosta. W dobie Przemysłu 4.0. stopień automatyzacji i robotyzacji procesów będzie tylko rosnąć. To oznacza, że firmy potrzebują architektury informatycznej, która umożliwi im stały nadzór nad zadaniami wykonywanymi przez roboty oraz kontrolę jakości ich pracy, a w razie wykrycia awarii pozwoli błyskawicznie zatrzymać robota i przywrócić go do pierwotnego stanu funkcjonowania” – tłumaczy dr Krzysztof Walas z Politechniki Poznańskiej, wiceszef składu sędziowskiego ERC, odpowiedzialny za koordynację zespołu na Politechnice Poznańskiej przygotowującego wirtualne środowisko dla zdalnych zawodów.

Podczas finałów we wrześniu zawodnicy ERC będą korzystać tylko z jednego z dostępnych elementów amerykańskiego systemu – tego umożliwiającego przejęcie kontroli nad robotem oraz nawigację na odległość. Każda z drużyn otrzyma specjalny skrypt, który wraz z przygotowanym przez siebie oprogramowaniem będzie musiała wgrać do pamięci łazika tuż przed startem po to, by na bieżąco zbierać i analizować dane pozyskane przez robota. Dalej za pośrednictwem przejrzystego "dashboardu" zespoły będą mogły w czasie rzeczywistym podglądać, co dzieje się z łazikiem poruszającym się po torze marsjańskim, a w razie konieczności skorygować lub zatrzymać pracę robota. W zależności od swoich umiejętności programistycznych, drużyny będą zarządzać pojazdem za pomocą stworzonych wcześniej algorytmów (wgrane do pamięci robota przed startem pozwolą mu się poruszać samodzielnie), komend lub joysticka. Im lepiej zawodnicy przygotują się zawodów pod kątem wykorzystania autonomiczności i sztucznej inteligencji w swoich projektach, tym większe mają szanse na uzyskanie wyższej oceny w ostatecznej punktacji.

Oprócz scentralizowanego systemu obsługi robotów w skład platformy dla ERC 2020 wchodzą również pojazdy mobilne dostarczone przez polski startup robotyczny. Kieruje nim Szymon Dzwończyk, który w 2014 roku, stojąc na czele akademickiego zespołu Scorpio z Politechniki Wrocławskiej, wygrał pierwszą edycję ERC. Sześć lat później, dzięki budowanym przez jego firmę robotom Leo Rover inżynierowie z całego świata będą mogli wziąć udział w tegorocznej odsłonie międzynarodowej rywalizacji.

Łaziki te wyposażone są m.in. w system nawigacyjny oparty o odczyt odometrii, czyli informację zwrotną z kół pojazdu na temat przejechanego dystansu i kierunku jazdy, jak również IMU (Inertial Measurement Unit), czyli połączenie akcelerometru i żyroskopu przekazujące zespołom dane o stanie aktualnego pochylenia łazika oraz rodzajach przyspieszeń, które na niego działają. Zawodnicy do dyspozycji będą mieć również dwie kamery: pierwsza umożliwi podgląd tego, co łazik ma przed sobą, druga – stereowizyjna – działając w oparciu o dwa skalibrowane obrazy wyznacza głębię terenu, co pozwala obliczyć odległości do poszczególnych punktów kontrolnych oraz pojawiających się w trakcie jazdy przeszkód.

Warto w tym miejscu wspomnieć, że choć obie kamery będą domyślnie udostępnione dla wszystkich drużyn, żeby móc interpretować odczyty ze stereowizji (jak również korzystać z pozostałych wymienionych wyżej narzędzi) zespoły muszą uprzednio przygotować i przetestować oprogramowanie. Tym samym zwiększają swoje szanse na bezbłędne wykonanie zadań terenowych.

Wszystko to, składając się na techniczną warstwę organizacji finału szóstej edycji ERC, pozwoli zawodnikom zmierzyć się ze sobą w dwóch odrębnych konkurencjach, sterując zdalnie przypisanym robotem z dowolnego miejsca na Ziemi. Nad prawidłowym przebiegiem zawodów od strony informatycznej czuwać będzie Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe i Ogólnopolska Sieć Naukowo-Badawcza PIONIER.

Odliczanie do startu

Spoglądając na specyficzne warunki, w jakich przyszło organizować tegoroczną edycję robotycznych zawodów w Kielcach, ERC 2020 już pod samym tym względem jest wyróżniającą się odsłoną cyklu. Za osiągnięcie można poczytywać sam fakt, że zawody dojdą do skutku, pomimo zaistniałych specyficznych okoliczności i wyzwań związanych z bezpiecznym przeprowadzeniem takiej imprezy w dobie pandemii. Zasługa w tym zdeterminowanej postawy, kreatywnego podejścia i zdolności adaptacji do zaistniałych warunków po stronie organizatorów i licznych partnerów przedsięwzięcia.  Potwierdza to rozległy przedstawiony całokształt przygotowań, jakie musiały być dopełnione, by zorganizować tak wymagające technicznie zawody w formule zdalnej na globalną skalę.

Co więcej, wzorem lat ubiegłych, ERC 2020 to nie tylko zawody robotów marsjańskich. W programie tegorocznej edycji, oprócz rywalizacji drużyn z 14 krajów świata, zaplanowana jest także Naukowo-Technologiczna Strefa Pokazów (wypełniona warsztatami, interaktywnymi pokazami oraz prelekcjami online dla szerokiej publiczności w każdym wieku) oraz konferencja mentoringowo-biznesowa, także organizowana w formule hybrydowej. Dodatkowo podczas finału wydarzenia odbędzie się e-turniej ERC Rover Mechanic Challenge oparty na wyprodukowanym w Polsce symulatorze naprawy marsjańskich łazików (gra Rover Mechanic Simulator od lubelskiego studia Pyramid Games). Tegoroczna hybrydowa formuła powinna sprzyjać wygodnemu śledzeniu wydarzenia na odległość - trzydniową transmisję na żywo, połączoną ze studiem komentatorskim będzie można obejrzeć bezpośrednio na stronie internetowej ERC.

Opracowanie: Marcin Kamassa - na bazie materiałów udostępnionych przez organizatorów ERC 2020

• Serwis Space24.pl - wzorem lat ubiegłych - pozostaje partnerem medialnym tegorocznej odsłony European Rover Challenge.
• Współorganizatorami ERC 2020 są Europejska Fundacja Kosmiczna, Specjalna Strefa Ekonomiczna „Starachowice” S.A., Politechnika Świętokrzyska, Województwo Świętokrzyskie przy wsparciu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, które dofinansowało projekt z programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
• Honorowy patronat nad wydarzeniem objęły Europejska Agencja Kosmiczna, Ministerstwo Rozwoju, Minister Spraw Zagranicznych, Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe i Ogólnopolska Sieć Naukowo-Badawcza PIONIER. Kielce pełnią rolę Miasta Gospodarza wydarzenia.
• Partnerami wydarzenia są: Polska Agencja Kosmiczna, Mars Society Polska, Politechnika Poznańska, MathWorks, Leo Rover, Pyramid Games oraz SENER Polska, Polskie Stowarzyszenie Profesjonalistów Sektora Kosmicznego PSPA, DPS Software, Freedom Robotics. Współorganizatorem konferencji branżowej towarzyszącej wydarzeniu jest Akademia Leona Koźmińskiego.