Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Atraktivní projekty: Robot z inkubátoru
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Atraktivní projekty: Robot z inkubátoru

Stavět malé pohyblivé autonomní roboty a soutěžit s nimi na různých soutěží je pro nadané žáky a studenty zdrojem zábavy i učební pomůckou. Studentům a absolventům vysokých škol to nestačí. Chtějí dokázat víc.

Pod názvem 01robotics vznikla skupina technicky vzdělaných specialistů z řad studentů ČVUT, kteří se rozhodli ve svém volném čase a na vlastní náklady vytvořit unikátního autonomního robota s názvem ZerOne.

První se jmenuje ZerOne

Nemá to být člověku podobný humanoid, ale průmyslový robot. Přesněji – robotická platforma, která bude schopna realizovat běžné úkoly, jako je přinést požadovaný předmět, rozeznat lidský obličej nebo absolvovat jízdu bez kolize.

Obr. 1. Unikátní autonomní robot s názvem ZerOne. Foto: Martin Čurda

Snem každého kybernetika je vytvořit vlastní inteligentní robot, nicméně jde o tak komplexní úkol, že je nemožné toho dosáhnout jako jednotlivec,“ řekl nám na začátku Ing. Marek Polčák, pětadvacetiletý majitel softwarové firmy Quanti, hlavní nadšenec, vizionář, organizátor a sponzor skupiny 01robotics. „Náš tým čítá okolo patnácti lidí, máme specialisty na pohon a řízení motorů, na programování mikroprocesorů a FPGA chipů, na návrhy desek plošných spojů, programátory na C++, Matlab i Python, konstruktéry a mnoho dalších, bez nichž by tento projekt nebylo možné realizovat.“


Obr. 2. Základem robotu je mozek v podobě počítače s několika vrstvami rozhodování. Foto: Martin Čurda

Ing. Marek Polčák má podnikání a počítače v krvi. Pochází z Brna a už na střední škole začal podnikat na živnostenský list. A dost nápadů měl i během studia na FEL ČVUT v Praze. Po jejím absolvování založil softwarovou firmu Quanti.

O zakázky nemáme nouzi, i když je konkurence v Praze opravdu silná. Ale musím říci, že mi na začátku hodně pomohl Vědecký inkubátor ČVUT. Nejenže nám jeho vedení propůjčilo prostor za výhodných podmínek, ale velice mi pomohly právní a účetní porady na téma jak založit firmu a jak správně podnikat.“

Čapek by se divil

Roboty jsou dnes nasazeny v mnoha průmyslových odvětvích, ale většinou se jedná o tzv. stavové automaty, které řeší jeden stav, jednu situaci.
„Náš robot dokáže už nyní mnohem víc,“ řekl nám Ing. Milan Kostílek (24), který integruje do uceleného systému jednotlivé prvky jejich robotu. „Naše platforma se sama dokáže orientovat v prostoru, plnit zadaný úkol, i komplikovaný a přizpůsobit se podmínkám tak, aby zadání bylo splněno. Takže musíme jednotlivé motory, konstrukční prvky, napájení, mikroprocesory, senzory, čidla, mechanická chapadla a manipulační ruku koordinovat a integrovat do autonomního programu podle přání zákazníka.“

ZerOne připomíná Čapkova Primuse ze hry R.U.R. skutečně jen hodně vzdáleně. Je vysoký 35 cm, ale když nese na hlavě zásobník vzduchu od společnosti Festo, je o pět centimetrů vyšší. Jeho základem je mozek v podobě počítače s několika vrstvami rozhodování. Oči představuje jedna nebo dvě kamery s několika typy senzorů, takže počítač rozeznává barevné předměty a jejich vzdálenosti v prostoru, 260krát za vteřinu dostává informaci, zda nenarazí na překážku, a vytváří si vlastně mapu prostředí, v němž se pohybuje. Plošina v trojúhelníkovém tvaru má tři kolečka poháněná elektromotory a může se pohybovat bez otáčení všemi směry. Energii dodává robotu baterie, ale v případě potřeby i stlačený vzduch, který ovládá mechanická chapadla, nebo ejektor, který nasává vzduch. Tak k sobě může přisát určitý předmět a táhnout jej nebo případně tlačit před sebou.

A kde se uplatní?

Paleta možností je pestrá. Zatím se největší využití nabízí ve skladovém hospodářství. Není divu, vždyť 80 % firem se zabývá nákupem a prodejem. ZerOne se může pohybovat po skladě libovolným směrem a snadno najde krabici se zbožím podle zadaného kódu.

Naložit a převézt velkou krabici na určené místo zatím nedokáže. Aktuální ZerOne je určen pro soutěže a po ověření správnosti koncepce dojde ke zvětšení konstrukce, výměně elektromotorů a přidání výkonějšího manipulátoru a bude připraven do provozu.

Následně dokáže naložit a přivézt na určené místo i takovou krabici, jejíž kód není na přední straně. Krabici si otáčí, až potřebnou informaci najde. Pozná taky, zda není obal poškozen a hlásí to svému nadřízenému. To se již blíží umělé inteligenci.

Samozřejmě největší předností tohoto robotu je fakt, že je to základna, na níž se stavebnicově přidávají různé prvky podle zadání zákazníka. Zatím jde o prototyp, ale protože k němu existuje přesná dokumentace a kalkulace, je výroba už jen otázkou krátkého času.

„Naším cílem je ukázat, že inteligence robotu je mnohem důležitější než zaměření na řešení jedné konkrétní úlohy,“ řekl na závěr ing. Polčák. „Chceme uspět na různých mezinárodních soutěžích, jako jsou Eurobot, FieldRobotEvent a jiné. Chceme na sebe totiž upozornit případné zákazníky. A zvýšit také povědomí o České republice jakožto rovnocenném partnerovi na poli vývoje mobilní robotiky.“


Ve vojenských službách

I když připravovaný americký rozpočet předpokládá výrazné snížení výdajů na armádu, zřejmě se toto šetření příliš nedotkne části věnované robotům a transportním prostředkům bez posádek. Jejich předností jsou si totiž vojáci a především politici dobře vědomi.

Pro sběr informací i zraněných

Armáda potřebuje především rychlé pozemní roboty, jež mohou v nebezpečných situacích sbírat potřebné informace a vytvářet tak jakési situační povědomí. Tomuto zadání nejlépe odpovídá nabídka společnosti z iRobot Corp. v Bedfordu ve státě Massachusetts. Právě s touto společností podepsala armáda v minulých dnech smlouvu na vývoj, výrobu a testování hardwaru a softwaru souvisejícího s robotickým systémem Xm1216. Toto bezpilotní pozemní vozidlo má velkou přednost ve své konstrukci a nízké hmotnosti. Voják takový robot sbalí do verze PackBot, jenž váží 29 kg a může nést šest kilo užitečného zatížení. Díky modulárnímu řešení se mohou se přidat i další zařízení jako senzory, robotické paže a související příslušenství.

Systém je určen pro shromažďování informací, sledování a průzkum při vojenských operacích v městských oblastech, v tunelech, odpadních vodách a jeskyních nebo pro zjišťování údajů o toxických průmyslových chemických látkách nebo jiných druzích jedů.

Minimalizace ohrožení vojáků

Robot minimalizuje ohrožení vojáků, kteří jej řídí na dálku speciálním ovladačem. Dosavadní testy jak v laboratorních, tak v přirozených bojových podmínkách byly velmi úspěšné a nyní se bude pracovat na dalším zdokonalení.

V Centrální laboratoři ve Fort Benningu skončily úspěšné testy humanoidního robotu, který může zachraňovat zraněné vojáky pod palbou, aniž by riskoval další životy.


Obr. 5 Army robot medevac

Robotický systém Bear je možné ovládat dálkově pomocí motion-capture rukavice. Robot s vysokým stupněm volnosti umí svými hydraulickými rameny – díky kompletní jemné motorice svých rukou a prstů a s použitím kamery a senzorů – vyzvednout až 500 kg, čili snadno dokáže raněného přinést do bezpečí.
Specialisté v US Army Medical Research a velitelství Telemedicína a Advanced Technology Research Center (TATRC) jej úspěšně zkoušeli jak v zalesněném prostoru, tak v městských podmínkách. Robot si získal mezinárodní pozornost, když ho časopis Time označil za jeden z nejlepších vynálezů roku 2006. Nyní se pracuje na následných verzích a rozšiřují se jeho schopnosti.

Rychlý jako gepard

Nový robot pro americkou armádu vykázal nyní nový rychlostní rekord pro pěší roboty. Jeho konstrukce byla inspirována nejrychlejším suchozemským savcem na světě – gepardem. Po něm se robot jmenuje Cheetah. Čtyřnohý robotický gepard, který napodobuje pohyby skutečného geparda, dosáhl na pásu v laboratoři rychlosti téměř 29 kilometrů za hodinu (18 mil). Oznámilo to vojenské technologické centrum DARPA v Arlingtonu. Předchozí rekord 20 km (13,1 míle) za hodinu pochází z roku 1989.


Obr. 3, 3a Čtyřnohý robotický gepard

Vědci předpokládají, že ještě v letošním roce opustí robotický gepard laboratoř. Je vyvíjen a stále zdokonalován ve vojenském programu pro maximální mobilitu a kontrolu (M3). Tyto roboty přenášejí různé zátěže a výzbroj, miny a podobně. Podle DARPA mohou být efektivně nasazeny i přímo v bojových operacích. Snadno totiž rychle přelézají ploty z ostnatého drátu i jiné zátarasy. Mohou být ovšem nasazeny také při záchranářských akcích. Tento technologický úspěch napovídá, že naleznou uplatnění i mimo armádu.


Obr. 4, 4a Pozemní robot pro vojenské operace

Vyrábí je firma Boston Dynamics, jež se specializuje na moderní roboty s pozoruhodným chováním. Je pro ně charakteristická pohyblivost, obratnost, zručnost a rychlost. Používají soustavu nejrůznějších senzorů a počítač tak na základě získaných informací řídí pohyby složitých robotických mechanismů.
První roboty na této bázi už například likvidují vojenské miny

Dvoustranu připravil Karel Sedláček

sedlacek.kar@seznam.cz
 

Další články

Všeobecné strojírenství
Zajímavosti ve vědě a technice
Výzkum/ vývoj
Logistika/ manipulační/ dopravní technika
Automatizace, regulace

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: