• Robot Krab może służyć w wojsku i pomagać cywilom, np. szukając ofiar w pożarach
• Platforma waży 100 kg i może przenieść ładunek o tej samej masie
• Za rok okaże się, czy maszyna wejdzie do produkcji

Prace od dwóch lat

Prace nad Krabem trwają od lipca 2018 r. Powstał pierwszy model robota służącego do testowania różnych technologii. Drugi model jest konstruowany, ma stać się prototypem (osiągnie tzw. szósty poziom gotowości technologicznej).

Będzie to jeden z pierwszych robotów kroczących opracowanych w Polsce, który będzie potrafił coś więcej niż tylko poruszać się – wyjaśnia kierownik projektu Artur Muraszkowski z Katedry Podstaw Konstrukcji Maszyn i Układów Mechatronicznych. – Do tej pory na całym świecie powstało bardzo wiele modeli robotów kroczących, ale prace badawcze nad nimi koncentrują się na opracowywaniu i rozwijaniu algorytmów utrzymywaniu przez nie równowagi – niezależnie od warunków otoczenia – oraz związanych z kroczeniem. My natomiast tworzymy platformę, która sama ważąc około 100 kg, będzie w stanie transportować ładunek o podobnej masie. Do tego, jeśli zainstaluje się na niej dodatkowe wyposażenie jak manipulatory z chwytakami, będzie także w stanie wykonywać dodatkowe zadania – w zależności od zapotrzebowania – dodaje.

Robot do zadań specjalnych

Krab będzie poruszał się samodzielnie, omijał przeszkody i wykrywał ludzi. Wszystko to dzięki wyposażeniu w kamerą termowizyjną, skaner otoczenia czy dalmierz laserowy. W wojsku będzie wykorzystywany do patrolowania, transportu, wykrywania wroga czy namierzania celów. Może też służyć w branżach cywilnych, np. poszukując ofiar w pożarach, budynkach zagrożonych zawaleniem czy w ochronie mienia.

Testowane będą też inne rozwiązania. Np. klapy ładunkowe pod platformą umożliwiłyby podnoszenie ładunku i przenoszenie w inne miejsce. Krab znajdowałby obiekty kierując się ich współrzędnymi GPS.

Chodzi jak… krab

Nazwa robota wynika ze sposobu chodzenia urządzenia przypominającego właśnie ruchy kraba. Przy około 80 cm szerokości i długości 1,5 m, poradzi sobie z wejściem czy zejściem po schodach (sam wyznaczy trasy w budynkach), a także w terenach piaszczystych, kamienistych i wyboistych.

Zazwyczaj w robotach kroczących każda noga ma przynajmniej trzy stopnie swobody i trzy napędy. My zastosowaliśmy mechanizm Klanna, dzięki czemu jeden napęd wystarcza nam do osiągnięcia trajektorii zbliżonej do ruchu nogi – wyjaśnia kierownik projektu.

Stabilność na ośmiu nogach

Cztery napędy wystarczą do sterowania ośmioma nogami Kraba, operatowi będzie łatwiej. Napędy schowano w korpusie, a nie na nogach, jak w klasycznych robotach. Takie rozwiązanie chroni je przed uszkodzeniami. W założeniu Krab ma poruszać się w terenach, gdzie uderzenie kamieniem może się łatwo przytrafić. Gdyby doszło do uszkodzenia jednej nogi, maszyna wciąż będzie realizować zadanie, jedynie utykając.

Ta stabilność wynika z konstrukcji robota – tłumaczy Artur Muraszkowski. W przeciwieństwie do innych zespołów badawczych skupiających się na utrzymywaniu równowagi takich platform dzięki odpowiednim algorytmom, my postawiliśmy na mechanikę. Naszego robota bardzo trudno byłoby przewrócić. Stoi stabilnie na gruncie, podobnie jak np. koparka – komentuje.

Krab: model robota. Fot. materiały zespołu

Ciągłe udoskonalanie

Zespół pracuje nad poprawą płynności chodu robota i rozwojem jego autonomii. Skanery 3D pozwolą mu tworzyć przestrzenną mapę otoczenia i wysyłać ją bezprzewodowo. Będzie więc mógł prowadzić rekonesans na terenach skażonych, w płonących budynkach czy na polu walki. Mapę wykorzysta także do własnych celów – autonomicznego nawigowania i odnajdywania się w terenie.

Krab dzięki systemowi GPS będzie łatwo lokalizował swoje położenie, ale zespół pracuje także nad technologią przemieszczania się bez informacji o położeniu, np. w zamkniętych budynkach. - Żeby osiągnąć ten cel, robot został wyposażony w dwa skanery 3D, czujnik inercyjny (IMU), enkodery zamontowane na nogach oraz algorytm SLAM, który analizując dane z czujników, potrafi określić położenie platformy – wyjaśnia naukowiec.

Robot, dzięki kamerze termowizyjnej, wykryje ludzi w dzień i w nocy, a także w zadymionych pomieszczeniach. Do analizy obrazu wykorzystano sieci neuronowe.

Praca za pieniądze z MON

Platforma powstaje dzięki finansowaniu z programu badań naukowych na rzecz obronności i bezpieczeństwa państwa („Przyszłościowe technologie dla obronności – Konkurs Młodych Naukowców). Fundusze na tę inicjatywę pochodzą z Ministerstwa Obrony Narodowej, a kwestiami organizacyjnymi programu zajmuje się Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

Jest jednym z 18 projektów zatwierdzonych do realizacji. Zespół składa się z dziewięciu osób, duża część to członkowie międzywydziałowego koła naukowego „Synergia”, które zajmuje się mechatroniką, w szczególności autonomicznymi robotami. W projekcie uczestniczą studenci, absolwenci i doktoranci uczelni.

Na działania zespół ma jeszcze rok, zwieńczyć je ma dojście do szóstego poziomu technologicznego. Dodatkowo naukowcy opracują także wstępne założenia taktyczno-techniczne robota. W efekcie, gdy projekt będzie gotowy, będzie go można dostosować do konkretnych zadań i wdrożyć do produkcji.

Przeczytaj także: Takie będzie Morskie Centrum Nauki w Szczecinie [wizualizacje, wideo]