Souhra českých robotů v extrémních podmínkách získala prestižní cenu



Zatímco některé firmy stále ještě zvažují nasazení svého prvního robota do výroby v rámci továrních hal, čeští vědci již vyvíjejí stroje, které se dokážou pohybovat v extrémních podmínkách a navzájem spolupracovat.

Kořeny tohoto výzkumu přitom sahají již do závěru minulého století. „Roboty bez řidiče jezdily v budově E na Karlově náměstí již v devadesátých letech minulého století, takže určitě více než dvě dekády. Postupně robotů i jejich druhů přibývalo a s tím pochopitelně i zajímavých výzkumných otázek ohledně jejich efektivní spolupráce,“ vzpomíná Tomáš Svoboda, vedoucí katedry kybernetiky Fakulty elektrotechnické pražské ČVUT (FEL).

V současnosti se univerzitní pracoviště zaměřuje především na úlohy autonomie robotů. „Roboty i navrhujeme a stavíme, v poslední době pochopitelně často s využitím 3D tisku. V současné době máme v podstatě všechny druhy, máme kolové pásové roboty, šestinohé, létající s různým počtem vrtulí, humanoidní roboty i manipulační robotické ruce včetně různých typů chapadel,“ vypočítává Tomáš Svoboda.

Společný cíl

Při využití spolupracujících robotů v praxi se podle něj fantazii rozhodně meze nekladou. „Je to jako u lidí. Ve skupině, která má společný cíl, je lepší spolupracovat, než aby se každý snažil splnit cíl individuálně. Některé úlohy ani bez spolupráce splnit nejde. Jeden robot snímá, měří a druhý mu scénu osvětluje z jiného úhlu. Všechny senzory se na jednoho robota nevejdou, svými schopnostmi se mohou vhodně doplňovat,“ pokračuje Tomáš Svoboda. A tak zatímco malý robot vleze do nevelké škvíry, nemůže ale dojet tak daleko, jako velký robot.

Jiný autonomní robot má například robotickou ruku, ale pak často potřebuje spolupracujícího robota se senzory, který scénu nasnímá z jiného úhlu a dodá informace, kterou jsou pro automatický úchop objektu nezbytné. Podobných kombinací je celá řada.

Přesnější než člověk

Spolupracující roboty mohou najít uplatnění například v extrémních a nebezpečných podmínkách. „Když v dole zůstane robot je to technický nebo finanční problém, když zahyne člověk je to tragédie. Primární oblastí nasazení robotů jsou tedy oblasti pro člověka nebezpečné. Robot může být vybaven senzory, které vnímání člověka předčí, jako jsou například termální kamery, lidarové měřiče vzdáleností a podobně,“ podotýká vedoucí katedry kybernetiky.

I když zatím jsou roboty vyvinuté pražskou univerzitou ještě prototypy, jejich nasazení v praxi se blíží. „Především v oblasti leteckých robotů jde vývoj rychle kupředu. Spolupracujeme s průmyslovými partnery a komerční aplikace nových typů robotů se rychle blíží. Spolupracujeme i s firmami v oblasti autonomních vozidel, kde naším výsledkem není přímo autonomní automobil, ale algoritmy – počítačové programy, které s vývojem či testováním pomáhají,“ zmiňuje Tomáš Svoboda.

Již nyní mají ale roboty z ČVUT z sebou výrazné mezinárodní úspěchy. Fakultní tým CTU-CRAS zvítězil mezi takzvanými nesponzorovanými týmy v prestižní soutěži DARPA Subterranean Challenge Tunnel Circuit a obsadil celkově 3. místo mezi 11 týmy.

Spolupráce v podzemí

Vědci a studenti z katedry kybernetiky a z katedry počítačů FEL v jejím rámci demonstrovali multirobotický systém pro prohledávání oblastí postižených katastrofou. Cílem soutěže je přitom otestovat systémy autonomních spolupracujících robotů, kteří bez lidské asistence dokáží prozkoumat podzemní prostory.

Letošní test byl zaměřen na schopnost robotů najít známky přítomnosti zavalených horníků v dolech postižených přírodní katastrofou nebo průmyslovou havárií. Podporu této technologie si dala za cíl americká Agentura ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty (DARPA), která disponuje ročním rozpočtem 3,5 miliardy dolarů a která v minulosti podobnou soutěží iniciovala rozvoj autonomních automobilů a dalších pokročilých technologií, které se po těchto soutěžích objevily na trhu.

„Téma soutěže projektu pro nás bylo velmi atraktivní, naplňovalo oblast, kterou náš tým dlouhodobě zkoumá. Byli jsme si vědomi naší kompetence v oblasti multirobotických koordinovaných týmů a cílili jsme na posunutí hranice známého, což se podařilo,“ uvedl Tomáš Svoboda, který působil také jako vedoucí týmu CTU-CRAS.

Probuzení zájmu

Soutěže organizované DARPA posouvají výzkumné výsledky směrem k průmyslovému uplatnění. „Současná soutěž může způsobit průlom v nasazení robotů při záchranných operacích, kde byly roboty nasazovány zatím spíše sporadicky v režimu ručního řízení na dálku,“ poznamenává Tomáš Krajník z Centra umělé inteligence katedry počítačů.

Úspěch může přitáhnout k perspektivnímu oboru další zájemce. „Za významný přínos považujeme také zapojení studentů, kteří získali užitečnou zkušenost s nasazením robotických systémů v obtížných podmínkách, které ověřují robustnost a spolehlivost vyvinutých systémů. Věříme, že úspěch týmu přitáhne pozornost nejen studentů, ale také poukáže veřejnosti na kvalitu vědecko-technických oborů na Fakultě elektrotechnické ČVUT,“ dodal Jan Faigl z Centra umělé inteligence katedry počítačů.

Rozhodující část robotického týmu tvořily pozemní terénní roboty, s jejichž použitím má univerzita dlouhodobé zkušenosti jak z Evropských projektů, tak i z reálných průzkumných misí. „Nasazení těchto robotů bylo pro úspěch stěžejní, přesně se lokalizovaly, byly schopny autonomně prozkoumávat terén, umožnily vytvořit bezdrátovou síť a posílat operátorovi přesné informace o mapě a o automaticky nalezených objektech, za které náš tým získal body,” uvedl Karel Zimmermann ze skupiny vidění pro roboty a autonomní systémy, katedry kybernetiky FEL ČVUT.

Z hlubin až na povrch

Unikátní bylo také spojení s létajícími autonomními stroji. „Významným úspěchem také bylo, že naše drony dokázaly v dole zcela autonomně letět přes 200 metrů a rovněž zcela autonomně letět tam a zase zpět na povrch. To je, v konkurenci týmů a firem, které se na tuto úlohu specializují, a s ohledem na velmi náročné podmínky reálného dolu, cenný výsledek. Vyvinutá a v takto obtížných podmínkách otestovaná technologie navíc slibuje následné využití v navazujících projektech, jejichž výsledky chceme nabídnout v první řadě českým firmám,“ dodal Martin Saska ze skupiny multirobotických systémů, katedry kybernetiky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze.

Úspěch českého týmu dává robotům vyvinutým v Praze šanci do dalších kol soutěže, která se budou konat během příštího roku. Spolupracující stroje v jejich rámci čeká průzkum městského podzemního prostředí, což je úloha, na kterou se v Praze vyvíjená robotická technologie pozemních robotů nebo autonomních dronů dlouhodobě specializuje.

Dalibor Dostál