Θερινό Σχολείο Ναυτιλιακής Πληροφορικής και Ρομποτικής
Έργα | | Σύνδεσμοι: Σημειώσεις εργαστηρίων και πρόγραμμα | Το code repository του Lab 04
Διεθνές θερινό σχολείο δύο εβδομάδων για τη ναυτιλιακή πληροφορική και ρομποτική στο Πανεπιστήμιο Αιγαίου, κάθε χρόνο από το 2024: περίπου 45 μεταπτυχιακοί φοιτητές ανά διοργάνωση, πρακτικά εργαστήρια από την εγκατάσταση ArduPilot και την προσομοίωση μέχρι τον προγραμματισμό στόλου με companion computers, με δημοσιευμένες σημειώσεις και δημόσιο code repository.
Κατάσταση: επαναλαμβανόμενο. Η τρίτη διοργάνωση ολοκληρώθηκε τον Ιούλιο του 2026· το σχολείο διεξάγεται κάθε χρόνο από τον Σεπτέμβριο του 2024.
Με μια ματιά
| Φορέας | Εργαστήριο SmartMove, Τμήμα Μηχανικών Σχεδίασης Προϊόντων και Συστημάτων, Πανεπιστήμιο Αιγαίου |
| Μορφή | Δύο εντατικές εβδομάδες στη Σύρο: διαλέξεις προσκεκλημένων ομιλητών τα πρωινά, πρακτικά εργαστήρια τα απογεύματα, και στη συνέχεια δοκιμές σε πισίνα, δοκιμές στη θάλασσα και παρουσιάσεις ομάδων |
| Κοινό | Περίπου 45 διεθνείς μεταπτυχιακοί φοιτητές ανά διοργάνωση, κυρίως ενεργοί μεταπτυχιακοί πληροφορικής και ρομποτικής από πανεπιστήμια της Ευρώπης και όχι μόνο |
| Καθήκοντα | Μέλος της ομάδας διοργάνωσης· συνδιδάσκω τα τρία εργαστήρια εγκατάστασης· σχεδιάζω και διδάσκω τα δύο εργαστήρια λογισμικού |
| Υλικό | Δημοσιευμένες σημειώσεις εργαστηρίων και δημόσιο code repository, επιμέλεια εκ νέου για το 2026 |
| Stack | ArduPilot (SITL), Mission Planner, Python (pymavlink, DroneKit), MQTT, Raspberry Pi 5 |
Το σχολείο
Το εργαστήριο SmartMove διοργανώνει κάθε καλοκαίρι στη Σύρο ένα διεθνές θερινό σχολείο ναυτιλιακής πληροφορικής και ρομποτικής. Τα πρωινά είναι αφιερωμένα σε διαλέξεις προσκεκλημένων ομιλητών: σχεδιασμός κίνησης (motion planning), εντοπισμός και χαρτογράφηση, έλεγχος κίνησης και ROS, οπτική πλοήγηση, συστήματα ναυτικής ασφάλειας. Τα απογεύματα γίνονται τα εργαστήρια, όπου οι ομάδες φοιτητών δουλεύουν βήμα βήμα προς τον χειρισμό αυτόνομων σκαφών επιφανείας. Τη δεύτερη εβδομάδα το σχολείο μεταφέρεται στο νερό: δοκιμές σε πισίνα, συνεδρίες με το ROV, δοκιμές στη θάλασσα, και οι καταληκτικές παρουσιάσεις των ομάδων.
Η πρώτη διοργάνωση έγινε τον Σεπτέμβριο του 2024 σε μικρότερη κλίμακα. Οι διοργανώσεις του 2025 και του 2026 είχαν καθεμία περίπου 45 διεθνείς μεταπτυχιακούς φοιτητές στο νησί για δύο εβδομάδες. Τα υπόβαθρα ποικίλλουν: κυριαρχούν η πληροφορική και η ρομποτική, αλλά το φάσμα φτάνει από μηχανολόγους και ναυπηγούς μέχρι λίγους φοιτητές διοίκησης με ενδιαφέρον για τη θαλάσσια ρομποτική.
Τα εργαστήρια
Συνδιδάσκω με συναδέλφους τα πρώτα εργαστήρια εγκατάστασης: γνωριμία και συγκρότηση ομάδων, εγκατάσταση ArduPilot με το Mission Planner (παραμετροποίηση, ρυθμίσεις, καταγραφή), και ρύθμιση RC με tuning παραμέτρων και διαμόρφωση των modes. Τα δύο εργαστήρια λογισμικού που ακολουθούν είναι αποκλειστικά δική μου ευθύνη, από την ύλη και το γραπτό υλικό (σημειώσεις) μέχρι και την παράδοση στην τάξη. Πιο αναλυτικά, περιλαμβάνουν:
- Lab 03, Software In The Loop και αυτόνομα modes. Κάθε φοιτητής τρέχει ένα πλήρες προσομοιωμένο σκάφος στο δικό του laptop: ArduPilot SITL με φυσική σκάφους, τοποθετημένο σε πραγματικές συντεταγμένες της Σύρου. Το εργαστήριο καλύπτει χειροκίνητη οδήγηση, εντολές guided, και πλήρως αυτόνομες αποστολές, ώστε οι ομάδες να δοκιμάσουν από πριν όλα όσα θα κάνουν αργότερα τα πραγματικά σκάφη. Η εγκατάσταση και η εξοικείωση με το SITL, όσο χρονοβόρα και απαιτητική κι αν είναι σε κάποια μηχανήματα, αποτελεί σκόπιμο εκπαιδευτικό στόχο: είναι το standard περιβάλλον προσομοίωσης της κοινότητας του ArduPilot, είναι η υποδομή πάνω στην οποία τρέχει το Lab 04, και μένει στους φοιτητές ως δικό τους εργαλείο για πειραματισμό και μετά το σχολείο.
- Lab 04, companion computer και ενσωμάτωση με τον αυτόματο πιλότο. Το Raspberry Pi 5 μετατρέπει έναν αυτόματο πιλότο σε προγραμματιζόμενο σκάφος, και αυτή η αρχιτεκτονική εισάγεται ως οκτώ διαδοχικά projects σε Python: από την ανάγνωση ζωντανής τηλεμετρίας και τη δημοσίευση μέσω MQTT (το πρωτόκολλο εξηγείται μέσα στο εργαστήριο: standard τεχνολογία στο IoT, ιδανική για την επικοινωνία των σκαφών), στους ρόλους πολλαπλών σκαφών και την επεξεργασία εντολών, μέχρι το αυτόνομο follow-the-leader και τη διατήρηση σχηματισμού σε προσομοιωμένο στόλο. Ένα ένατο project, η εκτέλεση αποστολών από κώδικα, κλείνει τις σημειώσεις ως καθοδηγούμενο, προτεινόμενο μελλοντικό παράδειγμα μαζί με άλλες ιδέες για περαιτέρω ανάπτυξη: η κεντρική ιδέα του Lab 04 είναι ακριβώς αυτή, εξοικείωση με τις βιβλιοθήκες και την τεχνολογία, και μια βάση πάνω στην οποία οι φοιτητές μπορούν να αναπτύξουν πιο σύνθετα σενάρια.
Το σύστημα διδασκαλίας
Για τη διοργάνωση του 2026 επιμελήθηκα σχεδόν εξ ολοκλήρου το διδακτικό υλικό:
- Δημοσιευμένες σημειώσεις. Και τα δύο εργαστήρια λογισμικού είναι γραμμένα ως τεχνικό, αναλυτικό documentation, και αποδίδονται σε single-file HTML στο site του θερινού σχολείου, αντικαθιστώντας τα κοινόχρηστα google docs των προηγούμενων διοργανώσεων.
- Εγκατάσταση μέσω clone. Οι φοιτητές κάνουν clone το δημόσιο repository και παίρνουν requirements, templates περιβάλλοντος και τα οκτώ projects· κάθε project έχει επαληθευτεί πλήρως ξεκινώντας από καθαρό clone στα μηχανήματα που φέρνουν οι φοιτητές: Windows με WSL2, και Linux (Ubuntu 24.04 / 26.04).
- MQTT COMMs. Τα projects στόλου δημοσιεύουν τηλεμετρία μέσω Mosquitto broker που έχω στήσει και λειτουργώ σε υποδομή του πανεπιστημίου: εξυπηρετεί το summer school και τα παραδείγματα κώδικα, αλλά και τα πραγματικά σκάφη του εργαστηρίου, και έχει δοκιμαστεί σε φορτίο πολύ μεγαλύτερο από μια τάξη.
- Ζωντανή εικόνα του στόλου. Ένα dashboard στον browser, φτιαγμένο για τη συνεδρία, δείχνει κάρτες ανά σκάφος με εντολές follow και stop, και έναν χάρτη για όλη την αίθουσα με εικονίδια που δείχνουν την πορεία κάθε σκάφους, τροφοδοτούμενα από την ίδια τηλεμετρία που δημοσιεύει ο κώδικας των φοιτητών. Δημιουργήθηκε σκόπιμα για να επιδείξει τη χρησιμότητα της επικοινωνίας μέσω MQTT, η οποία επιτρέπει την αξιοποίηση του συγκεκριμένου tech stack με πολλαπλούς τρόπους.
Ο στόλος πίσω από όλα αυτά
Το πρόγραμμα αντικατοπτρίζει το πραγματικό υλικό του εργαστηρίου. Το SmartMove διαθέτει στόλο οκτώ πανομοιότυπων αυτόνομων σκαφών επιφανείας (περίπου 1 μέτρο μήκος), καθένα με πιλότο Pixhawk και companion computer Raspberry Pi 5, μαζί με μεγαλύτερα ερευνητικά σκάφη στο ίδιο stack και ένα υποβρύχιο ROV BlueROV2 Heavy· όλα τρέχουν ArduPilot. Δουλεύω σε αυτόν τον στόλο εδώ και χρόνια, από τη συναρμολόγηση και τις καλωδιώσεις μέχρι τη λογική των σκαφών και τις δοκιμές στη θάλασσα, και τα εργαστήρια διδάσκουν το ίδιο stack σε προσομοίωση πριν οι φοιτητές δουλέψουν με τα πραγματικά σκάφη στο πεδίο.
Ο στόλος σε δράση
Μετά το σχολείο του 2026 έτρεξα ξανά ολόκληρο το stack του Lab 04 για να το καταγράψω: τέσσερα προσομοιωμένα σκάφη σε ArduPilot SITL, όπου οδηγώ το scout από το QGroundControl και τρία σκάφη το ακολουθούν σε σχηματισμό μέσω του MQTT broker. Το βίντεο δείχνει τον χάρτη της αίθουσας με τον στόλο σε κίνηση, και αναπαράγεται σε πενταπλάσια ταχύτητα (5×).
Η κονσόλα ενός από τα σκάφη που ακολουθούν, από την ίδια δοκιμή, τη στιγμή που φτάνει η εντολή follow:
Successfully published to MQTT topic: scout/kogias/vessel1/position (QoS=0)
{"timestamp": "23/07/2026 - 16:17:19", "heading": 180, "ground_speed": 0.03, "latitude": 37.4391456, "longitude": 24.9453889, "boat": "vessel1"}
**************************************************
Command to start following is issued
**************************************************
Arming vehicle...
Vehicle armed.
Vehicle is in GUIDED mode. Started following.
Distance to scout: 28.33 meters. Mode: FOLLOWING
Issuing new goto command. Distance to scout: 28.33 meters
[...]
{"timestamp": "23/07/2026 - 16:17:26", "heading": 45, "ground_speed": 2.96, "latitude": 37.4391539, "longitude": 24.9454314, "boat": "vessel1"}
Distance to scout: 27.03 meters. Mode: FOLLOWING
[...]
{"timestamp": "23/07/2026 - 16:17:29", "heading": 42, "ground_speed": 5.41, "latitude": 37.4392433, "longitude": 24.9455307, "boat": "vessel1"}
Too close to scout. Loitering to maintain position.
Distance to scout: 0.59 meters. Mode: LOITERING
Gallery
Το αποτέλεσμα
Η διοργάνωση του 2026 διεξήχθη εξ ολοκλήρου με το νέο υλικό: και τα δύο εργαστήρια λογισμικού παραδόθηκαν όπως είχαν σχεδιαστεί, και οι σημειώσεις και ο κώδικας είναι πλέον δημόσια και επίκαιρα για την επόμενη διοργάνωση. Η ίδια υποδομή συνεχίζει να αναπτύσσεται μέσα στο εργαστήριο ανάμεσα στα σχολεία: το πρόγραμμα καλύπτει όσα επιτρέπουν δύο εντατικές εβδομάδες, και τα πειράματα του ίδιου του εργαστηρίου το προχωρούν περαιτέρω κατά τη διάρκεια της χρονιάς.
