Zespół CEOP z Politechniki Morskiej w Szczecinie zaprezentował pierwszy etap prac nad autonomiczną jednostką pływającą. Bezzałogowiec potrafi samodzielnie ominąć przeszkody i reagować na nieprzewidziane sytuacje. Polska Morska pyta mgr inż. Tomasza Kapuścińskiego o najnowsze osiągnięcia w pracach nad bezzałogowcem.
Polska Morska: W social mediach umieścił Pan film, na którym widzimy USV płynący po zadanej trasie i omijający znak kardynalny. Co w praktyce oznacza ten sukces dla zespołu CEOP i Politechniki Morskiej?
Tomasz Kapuściński: Płynięcie po zadanej trasie nie jest w dobie autopilotów osiągnięciem. Natomiast zdolność do podejmowania choćby najprostszych decyzji w chwili, gdy na zadanej trasie zdarzy się coś nieprzewidzianego – to już początki autonomii. I chociaż świat korzysta już z rozwiązań rozpoznawania i reakcji na przeróżne sytuacje, jeśli chcemy wsiąść do pociągu z napisem „autonomia”, musimy zacząć od początku i budować swoje kompetencje od podstaw. Oczywiście korzystamy z doświadczeń zewnętrznych, urządzenia które kupujemy są z górnej półki, ale chcemy sami tworzyć biblioteki algorytmów, autopilota i fuzje sygnałów, aby być w stanie pobawić się ich ustawieniami, zmieniać je w zależności od potrzeb i adaptować do zmiennych warunków różnych projektów. I chociaż mamy sporo polskich publikacji na temat autonomii, wiele z nich pozostaje na papierze, a przeniesienie tych rozwiązań we wnętrze działającego urządzenia i pokonanie wielu technicznych problemów i wyzwań jest dużym osiągnięciem zespołu.
PM: Jakie największe wyzwania techniczne napotkaliście przy przygotowywaniu jednostki do samodzielnej żeglugi?
TK: Myślę, że współpraca dziesiątek komponentów technicznych, z których wiele ma swoje osobne update’y, cechy, czasy taktowania, protokoły komunikacyjne. I chociaż w teorii wszystko powinno ze sobą rozmawiać, praktyka okazuje się bardziej wymagająca, i zespół spędził długie godziny na wodzie na dochodzeniu do istoty problemów z brakiem komunikacji między modułami. Każdy z nas ma doświadczenia z urządzeniami „plug and play”, które wcale nie chciały tak chętnie pracować.
PM: W projekcie korzystacie m.in. z kamery, lidaru i GPS. Które z tych rozwiązań sprawiło najwięcej problemów?
TK: Samo urządzenie osobno zwykle nie sprawia problemów. Wyzwania pojawiają się, gdy chcemy sygnały z poszczególnych urządzeń umieścić w jednym układzie odniesienia, aby każde urządzenie dokładało swój kawałek układanki do jednej choreografii wszystkich sensorów. Na szczęście pracujemy otoczeni świetnymi zespołami w Politechnice Morskiej i zawsze można znaleźć ludzi, którzy pomogą.
PM: Ile czasu zajęło doprowadzenie projektu do etapu, który widzimy dziś na filmie?
TK: Trudno określić, wiele etapów prowadziliśmy na początku równolegle – produkcja kadłuba, dostosowanie jednostki do ilości i rodzaju sprzętu sensorycznego i obliczeniowego oraz wstępne programowanie. Każdy krok był zakończony próbami wodnymi, poprawkami i modyfikacjami kolejnych kroków. Zaczęliśmy o tych planach myśleć zimą, a jednostka ominęła znak latem. Są również etapy – jak uczenie algorytmu znaków nawigacyjnych – które nie są trudne, lecz czasochłonne, wymagają wykonania i klasyfikacji tysięcy zdjęć. Takie etapy czasem powodują pozorne przestoje, ale jesteśmy na to przygotowani i z następnymi znakami do nauki.
PM: Czy już dziś widać potencjalne zastosowania praktyczne tej technologii, np. w gospodarce morskiej, badaniach czy ratownictwie?
TK: Oczywiście. Temat samodzielnych jednostek pełniących misje monitorujące i roztaczające parasol kontroli nad infrastrukturą krytyczną jest jednym z priorytetowych tematów w dyskusjach branżowych od kilku lat. Do niedawna w tych dyskusjach nie widziałem przedstawicieli naukowców z cywilnych uczelni, ale z naszymi pracami zaczynamy rezerwować miejsce przy stole tych dyskusji dla Politechniki Morskiej w Szczecinie.
PM: Jakie są kolejne kroki w projekcie? Dokąd zmierzacie?
TK: Integracja z mapami elektronicznymi i systemem AIS to pierwszy etap do planowania tras i misji. A integracja z radarem i lidarami to klucz do rozpoznania niespodziewanych sytuacji. Jeśli na to nałożymy decyzje zgodne z przepisami drogi morskiej, mamy w pełni autonomiczną jednostkę. Równolegle pracujemy nad zdalnym sterowaniem, gdzie też jest ocean wyzwań i możliwości.
PM: Kim są osoby, które wymienia Pan w podziękowaniach?
TK: Wszyscy wymienieni to zespół Centrum Eksploatacji Obiektów Pływających przy Politechnice Morskiej w Szczecinie. Świetni fachowcy, z nimi każdy dzień upływa jakbyśmy bawili się klockami lego. I chociaż zadania i doświadczenie mamy różne, razem jesteśmy w stanie robić projekty, których dotąd nie widzieliśmy na mapie Szczecina.
fot: archiwum prywatne, mgr inż. Tomasz Kapuściński