Roboty pôvodne vyvinuté na účely nakrúcania dokumentárneho filmu pre BBC by sa mohli uplatniť pri pátracích a záchranných akciách.
Prvé roboty vyvinul Kamilo Melo spolu so svojím tímom pre televíznu stanicu BBC. Zdroj: EPFL, foto: Hillary Sanctuary
Roboty SpyCroc a SpyLizard nakrúcali videá o konkurenčných vzťahoch krokodílov a jašterov na brehoch rieky Níl v africkej Ugande. Ďalším stupňom vo vývoji týchto robotov je nová verzia, ktorá by mala pomáhať pri katastrofách. Inžinieri predstavili najnovšie výsledky svojej práce v článku uverejnenom v decembrovom čísle časopisu Science Robotics.
Špióni v ríši zvierat
Ku skonštruovaniu zvieracích robotov sa Kamilo Melo dostal vďaka britskej televízii BBC, ktorá v roku 2015 začala s prípravami na nakrúcanie dokumentárneho filmu o živote zvierat v divočine s názvom Spy in the Wild. Melo pôsobil v tom čase v Laboratóriu pre biorobotiku vo Švajčiarskom federálnom technologickom inštitúte v Lausanne (EPFL). Producenti BBC sa naňho obrátili s požiadavkou na skonštruovanie robotov pripomínajúcich krokodíla a jaštera.
Roboty mali byť vernými kópiami živých zvierat, aby zostali v prírode nepovšimnuté a mohli tak nepozorovane zaznamenávať živočíchy v ich bežnom prostredí. Tento cieľ sa inžinierom podarilo dosiahnuť. Roboty skonštruovali tak dokonale, že sú na nerozoznanie od živých náprotivkov, vďaka čomu sa zvieratá v ich prítomnosti správali celkom prirodzene. Navyše sa eliminovala prítomnosť človeka, ktorý by zvieratá zbytočne vyrušovala. Roboty otestovali konštruktéri začiatkom roka 2016.
Animatronické modely
Filmári dokumentárnej série britskej BBC použili na dokumentovanie života divo žijúcich zvierat aj ďalšie roboty. Animatronické modely zvierat sú zostrojené a naprogramované tak, aby vyzerali a správali sa ako ich žijúce predlohy.
Vďaka vernému spracovaniu zvieratá robotických druhov akceptujú a často o ne prejavia záujem. Priblížia sa k nim a zvedavo si ich prezerajú. Výsledkom sú často mimoriadne detailné zábery s vysokou dokumentárnou hodnotou.
Na účely dokumentaristov už bolo nasadených viac než 50 zvieracích robotov. Zvlášť náročná bola konštrukcia lietajúcich špiónov. Prerobenie najmodernejších dronov na orly či sovy si vyžiadalo dlhé hodiny práce, keďže letové vlastnosti zariadení sa v niektorých prípadoch výrazne zmenili. Zostavenie animatronického lietadla trvá dva až tri mesiace.
Konštrukcia robota
Pri konštruovaní robota inžinieri využívali proces označovaný bio-informovaná robotika. Znamená to asi toľko, že štúdiom biológie zhromažďovali informácie a údaje, ktoré slúžili ako podklady pre návrh robotov.
Proces navrhovania zahŕňal štúdium krokodílov a jašterov s cieľom dokonale reprodukovať ich pohyby a spôsob chôdze. Robotické plazy majú namiesto očí kamery, motory slúžia ako kĺby. Kosti vytvorili konštruktéri z hliníka a uhlíkových vláken a kožu z vodotesného obleku z latexu. Minipočítač, napojený na 24 motorov potrebných na pohyb plazov, možno ovládať na diaľku až do vzdialenosti 500 metrov.
Veľkou výzvou pre inžinierov bolo skonštruovať robot, ktorý by bol použiteľný vo voľnej prírode. „Roboty musia byť robustné, odolné a, čo bolo zvlášť ťažko realizovateľné, musia byť vodovzdorné,“ uviedol Melo.
SpyCroc, krokodílí robot, dokáže nielen chodiť, ale aj plávať. Táto schopnosť bola mimoriadne užitočná pri filmovaní krokodílov nílskych v období rozmnožovania a odchovu mláďat.
Ďalšia oblasť využitia
Poznatky získané počas použitia robota v divočine v roku 2016 podnietili Mela a jeho kolegov posunúť sa o krok ďalej a vytvoriť robot, ktorý by sa uplatnil pri pátracích a záchranných akciách. Víziou inžinierov je nasadenie robotov v núdzových situáciách, napríklad po zemetraseniach, aby pomohli pri lokalizácii a záchrane obetí.
Ugandský terén bol ideálny na testovanie odolnosti robota: musel sa pohybovať vo vlhkom, v blatistom aj prašnom teréne a teplota vnútri latexovej kože dosahovala až 70 stupňov Celzia. Inžinieri však urobili ďalšie úpravy, ktoré zlepšia jeho použitie v extrémnych podmienkach.
Inovovaná verzia Krock-2
Nová verzia robota so zlepšenými vlastnosťami prototypu dostala názov Krock-2. Nohy robota Krock-2 sú skonštruované tak, aby mohli vykonávať väčší rozsah pohybu, keďže počas pátracích akcií sa bude musieť pohybovať v náročnom teréne.
Inžinieri pridali senzory, hardvér a zlepšili softvér. Robot tak získal ďalšie schopnosti a systém je viac zameraný na operátora.
Zahrnuli intuitívne rozhranie pre teleoperáciu pomocou gamepadu, ktoré je vhodné pre začínajúcich používateľov a poskytuje vizualizáciu stavu robota. Táto požiadavka bola nevyhnutná pre zjednodušenie používania robota v teréne.
Konštruktéri pridali aj dve palubné kamery (širokouhlú a termovíznu), ktoré umožňujú operátorovi analyzovať priebeh operácie a zachovať si prehľad o situácii.
Pridaním nových komponentov sa zvýšila hmotnosť a objem robota (zo 4,6 na 6,8 kilogramu). Má plochejšie telo, takže zvládne pohyb pod nízkymi prekážkami a v miestach s obmedzeným manévrovaním. Okrem toho robot dokáže fungovať aj v polohe na chrbte s nohami vo vzduchu v prípade, že by sa prevrátil.
Robot je skladný, dá sa ľahko zbaliť do batoha a prenášať z miesta na miesto. Na jeho spustenie stačí podľa konštruktérov niekoľko minút.
Inteligentný robot
Krock-2 je podľa Mela inteligentný robot. Jeho kamery sa môžu používať nielen na filmovanie, ale aj na navigáciu, takže má väčšiu autonómiu. Po pridaní termokamery môže preniknúť do tmavého prostredia a orientovať sa podľa horúcich bodov (napríklad úniku plynu, požiaru, radiácie, zvieraťa alebo ľudského tela).
Snímače sily integrované do nôh umožnili implementovať riadiace reflexy, ktoré robotovi pomáhajú prekonávať alebo preliezať veľké prekážky. Vďaka tomu si pri kontakte s prostredím dokáže vytvoriť 3D mapu, a to aj s nasadeným nepremokavým oblekom.
Výsledkom je robot, ktorý by sa podľa Mela mohol v budúcnosti používať pri záchranných akciách po prírodných katastrofách na miestach, kde by bol zásah pre ľudský tím príliš nebezpečný.
Zdroj: EPFL, Interesting Engeneering, ZDF, Science Robotics
(zh)
