Oulun yliopiston Mörri menestyi ESAn kuukulkijakilpailussa - saksalaisten CESAR voitti

The CESAR robot
Bremenin yliopiston CESAR voitti ESAn kuukulkijakilpailun
4 Marraskuu 2008

Oulun yliopiston robotiikkaryhmän tankkimainen kuukulkija Mörri lähti toissaviikolla pidettyyn ESAn kuurobottien kilpailuun vahvana ennakkosuosikkina, mutta sen matka katkesi itse kilpailusuorituksessa sulakkeen rikkoutumiseen.

Bremenin yliopiston CESAR-kulkija onnistui ainoana kilpailun kulkijana noutamaan maaperänäytteen kraaterista ja tuomaan sen takaisin lähtöpaikalle.

Kilpailun lähtökohtana oli joskus tulevaisuudessa Kuun napa-alueilla olevaan kraateriin tehtävä lento, missä laskeutuja kuljettaa pienen robottikulkijan lähelle kohdekraateria. Sen mukaisesti kilpailussa kulkijoiden tuli ajaa "laskeutumisalueelta" kraaterin sisälle, laskeutua sen pohjalle pimeyteen, etsiä sieltä selvästi muusta kuuperästä poikkeavan näytteen ja tuoda se takaisin "laskeutujalle".

Koska kulkijoiden tulee olla kooltaan ja massaltaan mahdollisimman pieniä, annettiin myös opiskelijaryhmille tiukat rajat: laitteiden tuli mahtua mahdolliset avattavat puomit suljettuina puolen kuutiometrin kokoiseen tilaan, niiden massa ei saanut olla enempää kuin 100 kiloa ja niiden tehontarve ei saanut ylittää 2kW:n rajaa. Niiden tuli lisäksi kyetä liikkumaan alas ja ylös noin 40° kaltevuudeltaan olevaa rinnettä ja pystyä noutamaan mahdollisimman tarkasti 100 grammaa painavan näytteen maaperästä.

Kulkijoita ohjattiin kameroiden ja erilaisten sensorien avulla kauko-ohjauksella, ja ne olivat koko ajan ajajan näkösäteen ulkopuolella.

Kuumainen maasto Maassa

Erasmus Recording Binocular
Tapahtumia tarkkailtiin myös uudenlaisella stereo-video-kuvauslaitteistolla.

Kilpailupaikkana toimi Teneriffan keskellä oleva korkea Teide-vuori, jonka huipulla olevan kansallispuistoalueen maisema on kuin suoraan Kuusta. Paikka oli valittu paitsi maaperän ja sen kraaterimaisten muotojen ansiosta, niin myös siksi, että siellä yleensä sää on hyvä ja kilpailuaikaan myöhään illalla olosuhteet ovat hyvin haastavat: lämpötila laskee nollan alle ja matalalla olevan auringon heittämät pitkät varjot tekevät kauko-ohjattujen kulkijoiden ohjaamisesta haastavaa.

Tällä kertaa sää ei kuitenkaan suosinut, vaan yhden harjoituspäivän lisäksi sää sotki toisen kahdesta kilpailupäivästä. Viisihenkiset opiskelijaryhmät joutuivat kohtaamaan rankkaa sadetta ja värjöttelemään vettä tihkuvan pilven sisällä, mikä teki muutamien kosteudelle herkkien kulkijoiden käyttämisestä vaikeaa.

Lopulta kaksi kilpailusuoritusta jouduttiin lykkäämään myöhemmäksi ja tekemään helpompaan päiväaikaan. Robotteja jouduttiin myös hieman auttamaan suoritusten aikana, joten kilpailun jury joutui yksiselitteisen voittajan julistamisen sijaan laskemaan sijoituksia bonus- ja virhepisteiden avulla.

Kokemuksia kulkijoista

Oulun yliopiston robottiryhmä Mörri-kulkijansa vieressä.
Varsinaisen kilpailusuorituksen lisäksi ryhmien arvostelussa otettiin huomioon kulkijoiden tekninen kiinnostavuus sekä ohjauskeskuksen toteuttaminen. Raadin jäsen Richard Fisackerly on mukana kehittämässä ESAn Aurora-ohjelmassa työpisteitä, joilla astronautit voivat aikanaan hallita automaattisia kulkijoita, ja hänen mukaansa opiskelijaryhmien kokemukset ja erilaiset ratkaisut auttavat suunnitelemaan toimivia tapoja hallita laitteita kenttäolosuhteissa.

Tuloksia laskettaessa otettiin huomioon myös se, että Surreyn yliopiston kulkija SELENE ei voinut startata lainkaan moottorin rikkoutumisen vuoksi, ja että Pisan Scuola Superiore Sant'Anna -yliopiston pESApod -kulkijan suositus jouduttiin keskeyttämään sateen vuoksi.

Kilpailun ratkaisu itse kilpailusuorituksen sijaan pisteiden laskemisella oli sekä eduksi että haitaksi suomalaisryhmälle. Sen kilpailusuoritus keskeytyi hyvän alun jälkeen sulakkeen palamisen vuoksi, mutta toisaalta Oulun robotti oli harjoituksissa omaa luokkaansa ja aikaisempien kilpailukokemusten ansiosta oululaiset olivat ajamassa Mörri-kulkijallaan huomattavasti ennen muita. Sen yksinkertaiset ohjauslaitteet ja robusti rakenne tekivät siitä myös kulkijoista kenties käyttökelpoisimman.

"Kilpailu meni kokonaisuudessaan oikein hyvin", kertoo Matti Tikanmäki oululaisryhmästä ja jatkaa: "Saimme laitteemme hyväkuntoisena perille ja nopeasti ajoon, ja se toimi hyvin tässä meille uudenlaisessa maastossa. Kokonaisuudessaan olemme oikein tyytyväisiä matkaan, sillä saimme arvokasta tietoa robottikonseptimme toiminnasta vaativissa olosuhteissa ja opimme sen käytöstä paljon uutta. Näimme myös konkreettisesti millaista on eurooppalainen robotiikka tällä alalla ja pääsimme vaihtamaan ideoita."

"Suurin pettymys oli luonnollisestikin itse kisasuoritus, missä ajoimme ensin noin kymmenen minuuttia hyvin, kunnes kaikki pimeni. Emme heti aluksi tienneet mikä kulkijaan oikein tuli, kunnes huomaimme, että olimme onnistuneet saamaan kisan kovassa menossa sulakkeen palamaan."

Gianfranco Visentin, ESAn robotiikkalaboratorion johtaja, kilpailun ideoija ja päätuomari toteaakin, että tärkeintä kilpailussa oli molemmin puolin kokemusten kerääminen. "Toivomme, että täällä käytännön olosuhteissa saadut tiedot auttavat ryhmiä eteenpäin, ja myös tulevien kilpailuiden osallistujia tekemään parempia laitteita."

Ryhmien ja kulkijoiden välillä oli myös suuria eroja laitteden avaruuskelpoisuuden toteuttamisessa. Osa oli pyrkinyt tekemään kulkijansa rakenteellisesti ja ohjaustavaltaan mahdollisimman lähelle sellaista, millainen oikea kuukulkija voisi olla, kun taas osa ryhmistä (Oulu mukaan luettuna) oli soveltanut maanpäälliseen käyttöön suunniteltuja robotteja näyttenhakutehtävään.

Lopulliset tulokset

Ryhmä Bonukset Virhepisteet Yhteensä
Oulun yliopisto 675 155 520
Madridin Polytekninen yliopisto 675 282 393
Jacobs-yliopisto 775 480 295
Surreyn yliopisto 0 0 0
Bremenin yliopisto 1200 260 940
Sant'Anna, Pisa 500 345 155
Sveitsin tekninen instituutti Zürichissä 675 465 210
Pisan yliopisto 825 170 655

Lucio Scolamiero, juryn jäsen ja kilpailun toinen ideoijista, huomauttaa myös että suuri osa kulkijoista oli vielä puoli vuotta sitten vain suunnitelma-asteella. "Se, että opiskelijat ovat onnistuneet tekemään kulkijat valmiiksi näin lyhyessä ajassa, on saavutus jo sinällään. He kaikki voivat pitää itseään voittajina."

Kaikki kahdeksan opiskelijaryhmää kokoontuu marraskuun 14. päivänä ESTECissä, Euroopan avaruustekniikkakeskuksessa pidettävän avaruusrobotiikkakokouksen aikana vaihtamaan kokemuksiaan kilpailusta.

Stereokamera ja satelliittiyhteys testissä

1.8m antenna provided Internet at the venue
Paikalta oli jatkuva satelliittiyhteys 1,8 -metrisen, nopeasti pystytettävän antennin kautta.

Robottikulkijoiden lisäksi Teiden huipulla kilpailun aikana testattiin kahta uutta laitetta. ESAn miehitettyjen avaruuslentojen osasto on kehittämässä uudenlaista stereo-video-näkölaitteistoa, jonka avulla ihmiset pystyvät hahmottamaan paremmin ympäristöä kaukaisissa paikoissa, vaikka ovatkin itse jossain muualla. Laitteen avulla esimerkiksi kuuasemalla oleva astronautti voi olla ikään kuin kuukulkijan kyydissä. "Tällaisesta laitteistosta tulee yksi arkikäytössä olevista laitteista, kun astronautit tutkivat eri alueita Kuun pinnalla", ennustaa ESAn Massimo Sabbatini.

Kilpailusta oli myös satelliittiyhteys ja jatkuva videokuvayhteys. Nämä oli toteutettu ESAn osittan rahoittaman AmerHis -laitteiston avulla, jonka avulla on mahdollista toteuttaa erittäin helposti ja nopeasti laajakaistainternetyhteyksiä mistä vain. Normaalisti satelliittien avulla toteutettavissa nettiyhteyksissä reitittimet ovat Maan pinnalla ja vain yhteys kulkee radiolinkin avulla satelliitin kautta, mutta Hispatsat Amazonas-satelliitissa on mukana kokeellinen reititin.

"Tämä kokeilu osoittin, että laitteisto on valmis käytöön", totesi Francesco Feliciani ESAn tietoliikenneohjelmasta.

Videokuvaa CESAR-kulkijasta ja muista kilpailun roboteista on katsottavissa tästä linkistä: Lunar Robotics Challenge: A successful cooperation within ESA

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.