Tak, to prawda. Drony mi wiszą. Obudziłem? Tyle że pod tym hasłem kryje się przeświadczenie, że najważniejsi są ludzie – kadry przemysłu 4.0. -, którzy je konstruują, programują, pilotują i wykorzystują w różnych sferach życia. To jest główne przesłanie konkursu technologicznego Droniada dla zespołów akademickich i open w misjach specjalnych z wykorzystaniem dronów i systemów analizy informacji. 

Sławomir Kosieliński

Droniada jest poligonem robotycznym, konkursem technologicznym, gdzie spotykają się z jednej strony – studenci, młodzi inżynierowie, naukowcy, konstruktorzy, przedsiębiorcy, zaś z drugiej strony – strażacy, wojskowi, służby tajne i dwupłciowe, samorządowcy i przedstawiciele administracji centralnej. Głównym organizatorem organizacja pozarządowa Fundacja Instytut Mikromakro, której mam zaszczyt być prezesem. Łączy nas wiara w możliwości nowych technologii teleinformatycznych, których ucieleśnieniem są drony – latające roboty.

Na całym świecie konkursy technologiczne służą przede wszystkim rozwojowi kadr. To zespoły sprawdzone w “boju” odporne na stres i otwarte na innowacje najlepiej sobie radzą w międzynarodowych projektach na styku nauki i biznesu.

Droniada już wrosła w krajowy kalendarz akademicki i biznesowy. Firmy sprawdzają kompetencje młodej kadry technicznej i zachęcają do pracy u siebie, ale też administracja publiczna, przedsiębiorcy, rolnicy, służby reagowania kryzysowego czy gestorzy infrastruktury krytycznej szukają inspiracji jak wykorzystać u siebie latające roboty. Słowem, przyjedź, dotknij, uwierz!

Kolejna okazja ku temu nadarzy się na przełomie czerwca i lipca 2021 r. Poznańskie Centrum Supekomputerowo-Sieciowe, Politechnika Poznańska, Aeroklub Poznański i my – Fundacja Instytut Mikromakro, zapraszamy na lotnisko Kąkolewo koło Grodziska Wielkopolskiego. Powstaje tam silny ośrodek badawczo-rozwojowy w zakresie technologii autonomicznych i bezzałogowych. Nie na darmo Aeroklub Poznański, który obchodził niedawno swoje stulecie istnienia, uznał, że nadszedł czas popularyzować robotykę. Zobaczyli, że już teraz podniebny świat dzieli się na lotnictwo i latające roboty. My im w tym pomożemy.

Droniada w Kąkolowie

Przeprowadzimy trzy konkurencje: Demo systemu, Trzy kolory i Drzewo życia. Zorganizujemy też Mistrzostwa Pilotów Dronów.

Demo systemu

W demo systemu chodzi o zademonstrowanie jak zespół zamierza wykonać misje z użyciem drona. Z jakich technologii przemysłu 4.0 skorzysta? Uczenie maszynowe? Big Data? Sztuczna inteligencja? Tak, tak, drony też tam będą, ale jak powiedziałem na początku one nam wiszą. To początek i koniec systemu teleinformatycznego. Mają bezpiecznie i zgodnie z procedurami dostarczyć danych. To jest złoto dla zuchwałych!

Trzy kolory

Na eksperymentalnym polu o wielkości 9 hektarów należy wykryć ogniska chorób roślin: mączniaka rzekomego kapustowatych, fytoftorozę oraz mączniaka prawdziwego. Wyróżniają się one odpowiednią barwą RGB, przyporządkowaną doń figurą geometryczną i powierzchnią.

Poszczególne ogniska patogenów symbolizują rozłożone płasko na ziemi plansze pokryte jednolicie przypisaną doń kolorem RGB w kształcie następujących figur geometrycznych: trzy kwadraty (mączniak rzekomy kapustowatych), trzy trójkąty równoboczne (fytoftoroza) i trzy kółka (mączniak prawdziwy). Dodatkowo jeden obszar objął we władanie Barszcz Sosnowskiego – symbolizowany przez nieregularną, białą figurę.

Figury są różnej wielkości znanej tylko organizatorom, symbolizującej skalę zakażenia patogenem roślin. Ponadto, by sprawdzić wiarygodność i skuteczność oprogramowania, na polu są rozłożone jeszcze inne figury w różnych barwach (łącznie jest ich 20: 10 prawdziwych i 10 fałszywych). Zespół na bieżąco raportuje o postępach w poszukiwaniach. Tym samym z drobnymi zmianami powtarzamy konkurencję z Droniady GZM 2020.

Drzewo życia 

Młody sad jabłoniowy wymaga szczególnej opieki. Sadownicy boją się dwóch patogenów: parcha jabłoni i mączniaka jabłoni. W tej konkurencji należy wykryć zagrożenie i natychmiast przystąpić do precyzyjnego “oprysku”.

Model sadu jabłkowego zbudujemy z stu kół: 90 brązowych i 10 w kolorach złotym i beżowym (proporcje znane tylko Przewodniczącemu Komitetu Organizacyjnego) o średnicy 1 metra z wbitym po środku palikiem/kijem bambusowym/tyczką o wysokości 2 metrów. Złote koła symbolizują parcha jabłoni, zaś beżowe to mączniak jabłoni. Koła wydrukujemy na PCV spienionym 3 mm albo na polipropylenie kanalikowym 3 mm.

Środki ochrony roślin będą symbolizować żelatynowe kulki paintballowe  o średnicy 0,68 cala, wadze 3,2 g, w kolorach żółtym i pomarańczowym z farbą biodegrowalną od naszego Partnera PaintballFactory. W fazie przygotowawczej użyjemy farb żółtych i pomarańczowych. W konkursie zaś dopuszczamy możliwość, że o ile skorupki kulek będą dalej żółte i pomarańczowe, to farbki będą miały kolory przypisane do poszczególnych zespołów np. zespół pierwszy dostaje komplet kulek żółtych z farbkami niebieskimi i kulek pomarańczowych z czerwonymi. Następni zaś dostaną inny zestaw. Na pokład należy zabrać po 10 kulek obu kolorów. Łącznie to 64 gram ładunku + urządzenie do precyzyjnego zrzutu albo grawitacyjnego albo pneumatycznego. Niewątpliwie, będzie to bardzo malownicza konkurencja, ot, taki podniebny paintball.

Kulka musi spaść w obrębie koła. Zaliczamy wykonanie zadania, jeśli trafi w nie, ale wyskoczy niespodziewanie poza. Generalnie winna się rozbić – rozleje się wówczas farba.
Komisja Sędziowska jest zobowiązana sprawdzić zapis wideo specjalnych kamer filmujących przebieg konkursu. Jeśli kulka w niewłaściwym kolorze spadnie na zarażone drzewko, to z tego tytułu nie ma punktów. Jeśli spadnie zaś na zdrowe, nalicza się karne punkty. Zespół melduje o postępach na bieżąco w trybie online.

Kluczową technologią jest algorytm interpretujący obraz (zdrowe drzewko, drzewko zarażone parchem czy mączniakiem jabłoni), połączony z mechanizmem wyzwalającym właściwy środek ochrony roślin w odpowiedniej dawce i poprawnie zaaplikowanym = jedna, odpowiednia kulka spadająca na zarażone drzewko, ew. algorytm skorelowany z systemem zarządzania zespołem latających i/lub lądowych robotów.

To są konkurencje na 2021 rok. A jaka jest historia Droniady?

Od Parady Robotów do Droniady

Jesienią 2013 r, wymyśliłem Paradę Robotów, w której wzięłyby udział roboty lądowe, podwodne i latające, czyli drony, lecz równoległe powstał w Biurze Bezpieczeństwa Narodowego pomysł organizacji Droniady jako pokazu możliwości samych dronów w różnych zastosowaniach wojskowych i cywilnych.

Przez kilka lat próbowaliśmy połączyć obie te nazwy. Jedziemy na Droniadę! – słyszeliśmy za każdym razem od studentów, naukowców, wojskowych, ratowników i przedsiębiorców, gdy zapraszaliśmy ich do udziału… w Paradzie Robotów. Vox populi, vox dei. Tak zwyciężyła Droniada.

Celem Droniady jest przygotowanie do pracy w przemyśle z nowymi technologiami studentów i absolwentów wyższych uczelni. Zarazem to szkolenie jak prowadzić własną firmę, budować zespół i kształtować miękkie kompetencje. Udział w Droniadzie jest ich „bojowym sprawdzianem”, castingiem i cechowym majstersztykiem (niem. Meisterstück, dosł. mistrzowskie dzieło; popisowy wytwór danego rzemiosła, wykonywany własnoręcznie przez czeladnika ubiegającego się o stopień mistrza.), który pozwala przedsiębiorcom i instytucjom publicznym wybrać sobie zdolnych pracowników i partnerów biznesowych. Ale jednocześnie konkurs umożliwia przetestować możliwości technologii przemysłu 4.0., szczególnie w zakresie zarządzania kryzysowego, bezpieczeństwa publicznego i rolnictwa precyzyjnego.

Historycznie konkurencje na Droniadzie zapoczątkowaliśmy w 2016 r. Było to poszukiwanie zaginionych ludzi. Ekipy losowały scenariusz kogo szukać: skoczka, babcię czy wnuczka. Zespoły sterowały dronami ręcznie (tylko jeden postawił na automatyzację misji à KNA MelAvio z Politechniki Warszawskiej). Trudność polegała zatem na właściwym wyborze terenu poszukiwań, który krył się w postawionej im zagadce „kryminalnej”, następnie zaś na umiejętnym sterowaniu dronem i odczytywaniu obrazu z kamer RGB.

W 2017 r. zespoły zajęły się selekcją rannych oznaczonych bikonami w katastrofie naturalnej (technologia bluetooth, 2017). Uczestnicy musieli doposażyć swoje maszyny w odbiorniki sygnału z bikonów i zautomatyzować misję. Oczywiście poniewczasie doświadczyliśmy, że bikony w standardzie bluetooth nie nadają się do triażu ?.

W konsekwencji rok później (2018) gliwicka firma Spartaqs  – Partner Strategiczny naszej fundacji – wespół ze szczecińskim Aerobits dokonali twórczej przeróbki transponderów mikro ADS-B. To zarazem rok, w którym DroneRadar i PAŻP po raz pierwszy wykorzystały Droniadę do testów PansaUTM, w tym zwłaszcza systemu antykolizyjnego.

Transpondery ADS-B zamontowano nie tylko na dronach uczestników, lecz także w zmodyfikowanej wersji ulokowano na 10 lądowiskach. Startowały jednocześnie trzy drony (nikt wcześniej na świecie na to się nie zdecydował w misjach akademickich), które szukały sygnału z transponderów. Na 50 metrów przed dedykowanym lądowiskiem (o ile zespół je znalazł) odbiornik z lądowiska synchronizował się z komputerem pokładowym, naprowadzał nad cel maszynę i ułatwiał jej lądowanie. Na lądowisku dron zostawiał fiolkę symulującą lekarstwo dla rannego (kolejny mechanizm, który należało wymyślić).

Oprócz tej misji ratunkowej, drugą konkurencją w konkursie było wykrywanie uszkodzeń sieci średniego napięcia po burzy. Rozłożyliśmy w korytarzu technologicznym o szerokości 60 metrów 10 plansz z kodami QR o wielkości 1×1 metra, symbolizujących słupy. Drony w trybie automatycznym miały znaleźć te słupy, które uznaliśmy za przewrócone, przy okazji odkodowując wszystkie kody qr. Czyli leć jak po sznurku na kody QR lecz jak wykryjesz dziurę, szukaj przewróconego słupa w promieniu 30 metrów od miejsca, w którym powinien stać.

W 2019 r. Droneradar i Pansa wykorzystali Droniadę do przeprowadzenia udanych testów PansaUTM. W samych zawodach jednocześnie po trzy zespoły rozwoziły paczki dzięki zbudowanemu przez siebie uniwersalnemu modułowi cargo. Następnie drony szukały samochodów w ruchu na podstawie koloru i automatycznie odczytywały treść tablicy rejestracyjnej.

Nic dziwnego, że 2020 r. utrzymaliśmy konkurencję z autami, lecz w formie symulacji autostradowego korytarza życia. Drony miały wykryć intruza, który blokował przejazd pojazdowi uprzywilejowanemu. Znowuż, nikt tego wcześniej przed nami nie robił.

Lecz żeby trochę zmienić klimat konkursu, wymyśliliśmy również konkurencję rolniczą, czyli poszukiwanie patogenów chorób roślin. Symulowały je kolorowe plansze w formie kwadratów, trójkątów i kół. Było to na tyle atrakcyjne, że obiecaliśmy zespołom powtórzenie tej konkurencji w 2021 r.

Ale żeby nie było łatwo, oprócz „Trzech kolorów” (teledetekcja 2D), wymyśliliśmy opisaną wyżej konkurencję „Drzewo życia”, w której trzeba wykryć obiekty 3D, czyli zarażone jabłonki i wywołać natychmiastową reakcję na zmianę, aplikując środek ochrony roślin. To jest największa innowacja w konkursie 2021. Wykryj zmianę i natychmiast właściwie zareaguj. Takie urządzenie przyda się później w ratownictwie, w pożarnictwie i w lotach cargo.