Na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně, který se letos odehraje druhý týden v říjnu, Luděk Žalud spolu se svými kolegy představí celkem tři zařízení – pozemní roboty Orpheus, Morpheus a dron Uranus.

„Orpheus je robotická platforma, kterou vyvíjíme od roku 2003 a existuje už čtrnáct různých typů těchto robotů,“ uvedl Žalud. Orpheus má jak civilní, tak vojenskou řadu. „Vojenská varianta je určená pro takzvaný CBRN průzkum. Tedy pro chemicko-biologicko-radiačně-nukleární hrozby. Nyní pracujeme už na třetí generaci těchto zařízení, kterou bude používat chemické vojsko Armády ČR,“ objasnil Luděk Žalud s tím, že do roku 2022 by měli české armádě dodat celkem čtyřicet robotů. „Orpheus prošel náročnými zkouškami pro využití v armádě a slouží jako prodloužená ruka operátora, který ho ovládá z vozidla. Má na sobě čtyři snímače. Dva radiační na gama a beta záření a dva chemické na analýzu vzduchu,“ dodal Žalud.

Orpheus ohlídá radiaci

Civilní verze Orphea je pak určena především pro výzkum. „Zkoumáme na ní například algoritmy pro přesnou sebelokalizaci mobilních robotů. Vylepšujeme také jak multispektrální 3D mapování, tak i environmentální mapování,“ upřesnil Luděk Žalud s tím, že na civilní verzi testují vždy nové technologie, které pak případně přenáší i do verze armádní. „Hodně se nyní zabýváme environmentálním měřením. Konkrétně radiací. Spolupracujeme například se Státním ústavem radiační ochrany (SÚRO), který zodpovídá za civilní jadernou bezpečnost v Česku. Zpočátku jsme pro ně udělali několik měření, kdy bylo snahou nalézt takzvané ztracené radiační zdroje. Ty se mohou vyskytovat v prostoru po bojích, teroristických útocích, ale už se stalo i to, že se silný zdroj radiace našel na skládce, protože na ní leželo staré medicínské zařízení. V případě, že se něco takového zjistí, má právě SÚRO za úkol zdroj radiace dohledat, přesně určit, co je to za izotop, jaký má dávkový výkon a z místa ho odstranit. My s nimi na tom už několik let spolupracujeme a pro tyto účely jsme vyvinuli druhý z vystavovaných přístrojů – Morpheus,“ vysvětlil Žalud.

(M)orpheus, nejen Matrix

Morpheus je podle Luďka Žaluda v jistém smyslu zjednodušenou verzí Orphea. Vypůjčil si od něj i část jména. „Přidali jsme pouze M, protože zařízení může měnit tvar. A taky trochu pod vlivem filmu Matrix,“ podotkl Žalud. Morpheus je levnější než roboty určené pro armádu. Zároveň je také více uzpůsoben právě pro environmentální měření.

„Uprostřed těla robotu je prostor pro radiační snímač, který je poměrně objemný. Místo jsme ušetřili tím, že jsme hlavní motory dali do kol,“ popsal Žalud. Stávající zařízení umí dohledat zdroj radiace a určit, o co se jedná. Ve vývoji je však už i nový typ, který bude opatřen manipulátorem. „Bude tak moct zdroj záření uchopit a přemístit,“ dodal Žalud. Morphea lze využít například i pro měření teploty, škodlivých látek nebo pro zjišťování kvality půdy.

Ze stejného základu vyšel i robot pro hasiče, který místo radiace zjišťuje stav baterií při havárii elektromobilu. „Když havaruje elektromobil, tak hrozí velké nebezpečí, že se vznítí lithium-polymerové nebo lithium-iontové baterky, které hoří vysokou teplotou a špatně se hasí. K autu proto hasiči nejprve dojedou pomocí robotu a zjistí, zda vznícení baterií hrozí. Až potom se k autu přiblíží záchranáři,“ popsal Žalud.

Ačkoliv už v laboratoři pracují i na plně autonomních zařízeních, podle Luďka Žaluda je k robotům, kteří by zvládli pracovat sami bez pomoci člověka v průzkumných a záchranářských misích, cesta ještě poměrně daleká. „V dnešní době přístroje nemají dostatečnou umělou inteligenci na to, aby zvládaly řešit tak složité mise, jako je vyhledávání věcí nebo osob v náročném terénu,“ vysvětlil. Zatím tak slouží spíše jako prodloužená ruka člověka. „Jsou ovládané dálkově a inteligenci jim dodává člověk. Zároveň ale ochrání zdraví, protože v nebezpečných situacích můžeme nasadit robota a neohrozit zbytečně život člověka,“ dodal Žalud.

Test na simulovaném teroristickém útoku

Funkčnost několika svých zařízení otestovali tvůrci i během loňského experimentu, kdy ve spolupráci s hasiči, armádou a dalšími organizacemi v kopcích za fakultou simulovali teroristický útok. „Vymysleli jsme příběh, kdy teroristi sebrali radioaktivní materiál, byli silově zastaveni českou armádou a při potyčce mohlo uniknout do oblasti neznámé množství radiačního materiálu. Náš úkol byl dohledat bodové radiační zdroje, případně kontaminované oblasti. Nejdříve nad oblastí velkou asi 200 x 200 metrů proletěl dron, který zcela autonomně udělal 3D mapu. Na základě ní se naplánoval a provedl druhý průlet dronu s radiačním detektorem, který našel místa se zvýšenou radiací. Následně tam vjel robot, který už dohledal a změřil konkrétní zdroje radiace,“ přiblížil rozsáhlý experiment Luděk Žalud.

Unikátní zařízení v dronu

Právě dron, který oblast mapoval, bude třetím exponátem k vidění během strojírenského veletrhu. „Dron samotný je na tom ta nejméně zajímavá část. Mnohem zajímavější je zařízení, které má pod sebou. Díky němu umí vytvořit velmi přesnou digitální trojrozměrnou mapu oblasti, nad kterou proletí. Jsme možná první na světě, kdo dokázal takto přesnou mapu udělat jen s pomocí malého dronu. Dřív se na zem musely dávat kalibrační terče a zaměřovaly se přesně pomocí geodetické GPS. Software, který mapu tvořil, pak vycházel z těchto bodů. Druhý přístup je snímkování z letadel. Problém ale je, že letadlo musí být mnohem výš, takže není tak dobré rozlišení. Náš systém má téměř stejnou přesnost jako mapy vytvořené na základě kalibračních terčů, ale bez toho, abychom je použili,“ objasnil Žalud. Díky kombinaci kvalitního fotoaparátu, přesné GPS a inerciální navigace umí totiž dron pořídit fotky z různých úhlů a z různých míst. Zároveň ale stále zná přesnou polohu a natočení fotoaparátu. Z těchto informací pak software umí spočítat přesnou trojrozměrnou mapu.

Skvělá trojice

Dohromady tvoří roboty a drony z Laboratoře teleprezence a robotiky FEKT VUT systém ATEROS, tedy autonomně-teleprezenční robotický systém. „Naším cílem je mít řadu robotů s různými vlastnostmi, které zvládne ovládat jediný člověk. Ten jim dodává inteligenci, ale zařízení jsou částečně autonomní a mohou prozkoumávat prostor sama. Operátorovi dají vědět, pokud najdou něco podezřelého. Člověk může všechny roboty ovládat pomocí helmy virtuální reality, takže vidí stejně, jako by na místě opravdu byl,“ popsal ATEROS Luděk Žalud. Uplatnění by pak kromě armády a environmentálního měření mohly roboty najít například při hlídání strategických objektů. „Obecně je známo, že VUT je prakticky zaměřená škola. I proto jsme se snažili vybrat aplikace, ve kterých se dá poměrně rychle dosáhnout úspěchů, a vytvořit stroje, které najdou praktické uplatnění na trhu. Nechceme tady dvacet let nad něčím bádat, a pak přijít na to, že to nepůjde,“ uvedl Žalud. Toto předsevzetí se jim daří naplnit, neboť už přes VUT a prostřednictvím spin-off firmy LTR prodali koncovým zákazníkům přes deset robotů.

Luděk Žalud přiznává, že práci jim občas ztěžují americké filmy, díky kterým mají zákazníci zkreslené představy o tom, co robot v dnešní době umí. „Někdy ale naopak vývoj podceňují a ukáže se, že toho umíme mnohem víc, než si zákazník myslel. My máme tu výhodu, že si roboty konstruujeme sami od prvního do posledního šroubku. Navíc už máme základ, na kterém můžeme stavět, a máme hodně zkušeností. Pořád se ale něco učíme. Teď je třeba boom umělé inteligence, což dává smysl, protože jsou dostupné masivně-paralelní výpočetní prostředky, které dokážou v reálném čase spočítat věci, které předtím nešly. Zkoumáme tedy, jak umělou inteligenci do zařízení více zapojovat. Největší výzva, které ale v poslední době čelíme, je nezbláznit se z extrémního množství projektů a práce,“ uzavřel Luděk Žalud.