Robotika: Nejtěžší je pro robota lidská chůze

Podrobnosti
Vytvořeno 29. červen 2010
Napsal Petr Baštan

Roboti jsou dnes k nalezení v mnoha oblastech lidské činnosti. Většinou se ovšem jedná o stacionární typy vázané na určité místo, nikoliv o roboty, jak si je asi laický čtenář napoprvé představí – dvounohé a humanoidní, tedy velice podobné člověku. Těch je dnes velice málo. Zajímavé přitom je, že už pravidla českého jazyka rozlišují životný i neživotný tvar slova robot podle toho, zda se podobá člověku nebo ne.

Jak se robot může pohybovat

Pro začátek je třeba zmínit, že když se začneme bavit o mobilních, pohyblivých robotech, neexistuje pouze jeden optimální způsob, jak by se roboti měli pohybovat, jehož by se vývojáři a konstruktéři měli držet. Stejně tak tomu je i v případě chodících, autonomních, humanoidních robotů.


Jakým způsobem se umí roboti dnes již pohybovat? Skvělá přednáška Dennise Honga v angličtině.

Chůze robotů musí kvůli pohybu v lidském prostředí alespoň částečně kopírovat tu lidskou, včetně kloubů, svalů a stavby chodidla. Při návrhu se často zohledňuje například i to, že při chůzi pro udržení stability využíváme palce u nohou nebo pohybujeme rukama. 

Řada robotů má klouby (používá se označení „stupně volnosti“) přičemž jeden takovýto stupeň/kloub umožňuje v daném místě pohyb nahoru, dolů, doleva nebo doprava. Pro realističtější pohyb jsou roboti osazeni větším počtem stupňů volnosti, které jsou doplněny o oblasti zmírňující opotřebení kloubů.


Umístění hlavních kloubů . (Zdroj: http://humanoids.dem.ist.utl.pt)

Cílem je vyvinout autonomního robota, který bude schopen se pohybovat, překonávat překážky a vykonávat úkoly samostatně, bez lidské pomoci. Takoví roboti jsou vybaveni řadou senzorů, které během okamžiku monitorují a vyhodnocují rychlost pohybu, rychlost ohybu kloubů a jejich současnou pozici vzhledem k ostatním objektům i robotovi samotnému. Pro dosažení cíle si sám určují další cestu a nepotřebují k tomu zásah člověka.

Vývoj autonomních robotů v ČR

I v České republice můžeme najít týmy, které se snaží o vývoj autonomních, pohyblivých robotů. Jihomoravské inovační centrum v Brně přijalo do inkubace i firmu Bender Robotics, která si bere za cíl vytvořit prvního českého autonomního robota. „ Myslím, že jsme jedinou českou firmou, která se zabývá autonomní robotikou. To znamená, že naši roboti by se měli rozhodovat a chovat samostatně,“ upřesňuje Šimon Chudoba z firmy Bender Robotics.

Jejich robot Advee se pohybuje pomocí tzv. Ackermanova podvozku – tedy stejným způsobem, jako se pohybuje automobil. Tento způsob zajišťuje robotovi velkou stabilitu a není příliš energeticky náročný. Nevýhodou je nutnost velkého prostoru pro otáčení robota, jelikož je ale robot Advee určený především do interiérů pro velké haly výstavišť, není tato vlastnost až tak důležitá.


Robot Advee vyvíjí česká firma pro pohyb v prostorných interiérech.  (Zdroj: Bender Robotics)

Jedním z velkých problémů, které je třeba vyřešit při vývoji pohyblivého robota, je jeho navigace v interiéru. GPS navigace je totiž v těchto případech nepoužitelná (vyžaduje otevřený výhled na nebe se satelity). „My jsme vyvinuli vlastní systém pro lokalizaci. Rozmístíme po interiéru takové majáky, díky kterým je robot nejen schopen zjistit, kde je, ale i dojet na místo, které mu určíte,“ vysvětluje Šimon Chudoba princip technologie ILS (Indoor Localization System).

Robot Advee by měl nalézt své první uplatnění v reklamě jako robotická hosteska – bude komunikovat s lidmi, distribuovat letáky a poskytovat lidem informace.

Nejbližší člověku je zatím Charli

Nedávno představili studenti laboratoře RoMeLa (Robotics and Mechanisms Laboratory) z univerzity Virginia Tech College neřízeného chodícího robota lidských proporcí, přičemž se dle jejich slov jedná o prvního robota svého druhu vytvořeného ve Spojených státech. Tento robot nese název CHARLI L (zkratka pro Cognitive Humanoid Autonomous Robot with Learning Intelligence – Lightweight). Robot má čtyři pohyblivé končetiny, hlavu a díky soustavě kladek, pružin a trubek z uhlíkových vláken dokáže relativně plynule chodit po rovném povrchu. Video zachycující jeho pohyb můžete vidět například

">zde.


Představená verze robota CHARLI L.  (Zdroj: Virginia Polytechnic Institute and State University)

Přestože se chodící roboti podobní člověku začali objevovat již před několika lety (zmiňme například robota ASIMO od techniků z Toyoty), příslovečný zářez na pažbě si Američané zapsali až nyní a alespoň částečně smazali náskok jednoho ze svých největších rivalů v oblasti technologií - Japonska.

O onom prvenství by někdo možná ještě chtěl pochybovat především kvůli projektu PETMAN společnosti Boston Dynamics. V případě PETMANa se nicméně dle dostupných zdrojů zatím jedná o pouhý prototyp, tento robot je navíc vyvíjen pro armádu Spojených států, informace jsou proto velice kusé.


Zkouška pohybu robota PETMAN – dokáže se vyrovnat i s tím, když do něj něco narazí

První Charli H se svaly

V laboratoři RoMeLa již vyvíjejí i následníka dnešní verze, jenž ponese označení H (heavy), prozatím však mají dokončenou pouze jednu jeho nohu. Už nyní je ale vidět, že se ve vývoji laboratoř posunula opět o něco dále. Pohyblivé klouby totiž doplňuje konstrukce, jejíž funkce je podobná našim svalům, smršťuje se a opět natahuje a měla by takto vylepšit pohyblivost a stabilitu robota.

CHARLI H by však měl být schopen běhat, skákat a také kopat (nemělo by se přitom jednat pouze o lehké nakopávání fotbalového míče) a na rozdíl od některých obdobných robotů by mu nemělo činit potíže pohybovat se po nerovném povrchu a zdolávat plynulé převýšení.


Silnější verze CHARLI H již bude chodit po venkovních prostorech. (Zdroj: Virginia Polytechnic Institute and State University)

Těchto výsledků dosáhla laboratoř pod vedením profesora a robotického inženýra Dennise Honga, který na dotaz, proč vytvořili zrovna humanoidního robota, odpověděl: „Prostředí, v němž žijeme, je navrhnuto lidmi pro lidi – velikost schodů, umístění dveřních klik, atd. Pokud nám mají roboti sloužit a vůbec být po našem boku, potřebují naši velikost a tvar.“

Zdroje:

Facebook komentáře

Share on Myspace