Tietotekniikan opiskelijoiden portti loisti ja jymisi dronekisassa

1

Jos Oulun ammattikorkeakoulun (Oamk) opiskelija valitsi viime syksynä vapaavalintaisen opintojakson dronetunnistamisen tekniikasta, hän löysi lopulta itsensä kello 3 aamuyöllä Ouluhallista kokoamasta porttia dronelennätyksen MM-osakilpailua varten. Näin kävi ryhmälle ensimmäisen vuoden laite- ja tuotesuunnittelun sekä automaatiotekniikan opiskelijoita hiihtoloman jälkeisellä viikolla.

Yliopettaja Manne Hannulan johdolla opiskelijat alkoivat tammikuussa suunnitella, miten portti rakennetaan ja miten se tunnistaa läpi lentävän kopterin. Portin haluttiin myös reagoivan näyttävästi pimeässä kisahallissa. Testiversio koottiin helmikuussa Kotkantien kampuksen ala-aulaan, jossa lounastajat pääsivät seuraamaan koelentoja. Opiskelijoiden hiihtolomaviikkokin kului osin laitteistoa viimeistellessä.

”Mä otan mun työkalupakin mukaan niin ei tarvii meisseleitä jälestää”

Opiskelijat pääsivät projektissa soveltamaan äänisuunnittelun, elektroniikkarakentamisen ja ohjelmoinnin osaamistaan. Portin ulkomuotoon saatiin asiantuntemusta Oamkin viestinnän Laure Kurkelalta ja painetulla elektroniikalla toteutetun led-näytön teknisiin ratkaisuihin ja kysymyksiin Flexbrightin Tomi Karastilta. Oamkin drone-expertti Henry Hinkula ajoi antureiden testaamista varten tarvittavia koelentoja. Kisajärjestäjien edustaja Ari-Pekka Repo vastaili kysymyksiin työryhmän WhatsAppissa. Opettajakin työsti audiosignaalien käsittelyyn ja tuottamiseen liittyvää ohjelmistoa.

MM-tason kilpailun korkeat vaatimukset tuottivat portin rakentajille erityistä haastetta. Esimerkiksi portin läpi menevän dronen tunnistamiseen ei saanut käyttää radiotaajuuksia käyttävää tutkaa, jotta herkät kisadronet ja niiden analogiset videolinkit eivät häiriintyisi. Opiskelijat päätyivätkin toteuttamaan tunnistuksen kahdella rinnakkaisella menetelmällä: portin läpi menevä drone havaittiin akustisesti ja optisesti. Ideana oli tunnistaa drone molemmilla menetelmillä, koska kisatilanteen haastavissa ääni- ja valaistusolosuhteissa kummassakin on epävarmuutensa – etenkin kun dronet nopeimmillaan kiitävät porttien läpi jopa 200 kilometriä tunnissa. Porttiin törmäävä drone voi myös sopivaan kohtaan törmätessään helposti hajottaa yksittäisen anturin.

”Monelta koulun ovet menee lukkoon??”

Portin rakentamiseen liittyi monta tehtävää: portin rakenne, akustinen anturi, optinen anturi, ääniefektit ohjaimineen, painettavan elektroniikan led-näytön toteutus ja ohjaus, ääni- ja valoefektien generoiminen anturitiedon perusteella ja niin edelleen. Työnjako sovittiin yhteisissä tapaamisissa sen mukaan, minkä aiheen kukin koki parhaiten omakseen.

Teemu Rajala tunsi ennestään Arduino-alustat ja otti haltuun akustisen anturitekniikan ideoinnin ja kehittämisen. Hän toimi samalla sekä portin rakentamiseen osallistuneen ydinryhmän että taustalla vapaamuotoisemmin avustaneen opiskelijaryhmän yhteyshenkilönä. Juhan Jämsä syventyi optiseen anturiin sekä sen vaatimiin erillisiin relekytkentöihin. Janne Pernu keskittyi painetun elektroniikan led-näyttöön ja sen ohjaukseen. Ville Kämäräinen monitaitoisena elektroniikkamiehenä oli mukana kytkennöissä, led-näytön rakenteissa, kaapeloinneissa sekä käsikäyttöisen portin ohjauskytkimen toteutuksessa. Jussa Jurmu laati portin ääniefektit sekä teki kaikkea, mitä muut eivät osanneet. Häneltä sujuivat myös kaikki portin komponentti- ja tarvikehankinnat joutuisimmin, koska hän omisti opiskelijaryhmän nopeimman auton.

”OMG jäädytään pihalla…”

Työskentely tiivistyi viimeisenä iltana ennen kisaa: iltayhdeksästä aamukolmeen työryhmä rakensi porttia Ouluhallin kisaradalle, kävi hätäisesti nukkumassa ja jatkoi aamulla valmisteluja. Pitsakuljetus yöllä ja viimeisten tarvikkeiden rautakauppakeikka aamulla klo 7 lankesivat opettajan vastuulle. Yön aikana ratkottiin muun muassa särisevän tehosteäänen syy sekä napsuvan releen arvoitus, mutta ilman Juhanin maagista otetta maadoitukseen ja ohjausjärjestelmän äänikorttien erillisyyksiin ryhmä olisi ollut pulassa. Lopulta kaikki oli kuin olikin käyttövalmista kymmeneltä, kun kilpailijat aloittivat testilennot radalla.

Viimeisten säätöjen jälkeen opiskelijat ohjasivat portin toimintaa ohjauspöydän äärestä kilpailun ajan. Kisaportin anturit tuottivat reaaliajassa dataa ohjauspöydälle, jossa opiskelijat säätivät tunnistuskynnysarvot kohdalleen ja varmistivat ääniefektien oikeat asetukset. Mikäli anturit eivät dronea tunnistaneet, akustista ja optista anturitietoa valvovan ryhmäläisen vastuulla oli liipaista ääniefekti manuaalisesti. Samalla ohjauspöydällä oli valojen ohjausjärjestelmä sekä painettavan elektroniikan jättitaulua että droneportin tavanomaisia rbg-valoja varten. Käsiohjauksella portin visuaalista ilmettä voitiin säätää tilanteen mukaiseksi.

”Miten kävi valoverhon kanssa vai kävikö mitenkään?”

Vikatilanteisiin oli myös varauduttu. Kun eräs drone törmäsi optiseen anturiin ja pimensi anturiväylän, opiskelijaryhmällä oli pikaisen keskinäisen neuvottelun jälkeen valmiina ratkaisu asian korjaamiseen. Heti kun kisassa oli minuutin tauko, jolloin porttikentälle oli lupa mennä, Teemu juoksi sivuleikkurit kädessä ja meisseli hampaiden välissä 15 sekunnissa portille, teki 20 sekunnissa etukäteen suunnittelemansa korjaustoimet ja palasi sen jälkeen 15 sekunnissa kisa-alueen ulkopuolelle – ja sen jälkeen ääniefektit taas toimivat.

Huolella kustomoitu Oamkin opiskelijoiden porttirakennelma erottui tavallisesti käytetyistä ilmatäytteisistä kilpailuporteista ääni- ja valotehosteineen. Pienoiskopterien, nelikopterien, dronejen eli droonien – melko uudesta laitteesta on käytössä useita nimityksiä – tarjoamia mahdollisuuksia kehitellään eri aloille Oamkissa käynnissä olevissa hankkeissa ja Arctic Drone Labs -verkostossa. Opiskelijoille on siis näköpiirissä jatkopestejäkin hyötykopterien elektroniikan ja ohjelmiston suunnittelussa sekä tulevien dronetapahtumien teknisinä ekspertteinä.

Manne Hannula
uusien teknologioiden tiimipäällikkö, Oamk

Tuula Hopeavuori
viestinnän lehtori, Oamkin informaatioteknologian osasto

Kuvat ja väliotsikot: Jussi Kirmanen, työryhmän WhatsApp-keskustelu

JAA

1 KOMMENTTI

JÄTÄ VASTAUS

Kommentointi edellyttää, että JavaScriptin suoritus selaimessa on sallittu.