Aktuální vydání

celé číslo

10

2021

Automatizace v elektrárnách a teplárnách, obnovitelné zdroje, distribuce elektřiny a tepla

Bezdotykové měření teploty, měření spotřeby elektřiny a tepla

celé číslo

Mezinárodní soutěž záchranářských robotů DARPA Robotics Challenge

Soutěž DARPA Robotics Challenge soustředila a představila v mezinárodním měřítku současné možnosti autonomních robotů učených k činné podpoře činnosti záchranářských týmů při katastrofických událostech. Výsledky soutěže představují významný impulz k dalšímu rozvoji tohoto oboru.

 
Když se v roce 2011 po zemětřesení a následných vlnách tsunami japonská jaderná elektrárna Fukušima vymkla řízení, ptali se mnozí místní pozorovatelé: „Kde máme roboty, které by bylo možné poslat místo lidí do tohoto životu nebezpečného prostředí, aby hrozivou situaci stabilizovaly?“ Přestože se servisní roboty již v mnoha oborech použití osvědčily, jejich účinná pomoc záchranářům při zvládání katastrofických situací např. po živelních pohromách představuje stále ještě velkou výzvu.
 
V odezvě na údálosti ve Fukušimě vyhlásil vládní úřad USA pro výzkum pokročilých obranných projektů DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) mezinárodní soutěž záchranářských robotů s názvem DARPA Robotics Challenge (DRC), skládající se ze tří soutěžních kol s postupně rostoucí náročností uskutečněných postupně během dvou let. Cílem agentury bylo podpořit a urychlit vývoj servisních robotů pro důležitý a slibný, ale také velmi náročný obor podpory záchranářských akcí při katastrofách všeho druhu. Soutěž byla uzavřena finálním kolem DRC Finals 2015 v USA na začátku
června 2015 (viz např. www.theroboticschallenge.org).
 

Mezinárodní soutěž DARPA Robotics Challenge

Mezinárodní soutěž záchranářských robotů DRP se řadí k nejtěžším soutěžím servisních robotů pro profesionální použití ve světě. Roboty musely při zkouškách šikovnosti a zručnosti v nesjízdném a těžkém terénu prokázat své dovednosti a plnit mnoho obtížných úkolů, jako např. otevřít uzamčené dveře, vyjít po schodech, připojit hadici k hydrantu nebo vyříznout otvor ve stěně. Protože se rádiové spojení mezi obsluhujícím týmem a robotem v akci často přeruší, musí robot umět v kritických situacích jednat také autonomně a samostatně vyřešit různé problémy, před které je při zásahu postaven.
 
Finále mezinárodní soutěže DRC Finals 2015 se uskutečnilo v areálu Fairplex v kalifornském městě Pomona poblíž Los Angeles ve dnech 5. a 6. června 2015. Kvalifikovalo se do něj 23 týmů, z nichž bylo dvanáct z USA a dohromady jedenáct z Japonska, Německa, Itálie, Jižní Koreje a Hongkongu. Konkurence v soutěži DRC byla velmi silná. Do finále se probojovaly zejména týmy z předních univerzit v USA, Japonsku a Koreji. Některé týmy také agentura DARPA velkoryse finančně podpořila, aby vyvinuly vlastní roboty nebo aby vypracovaly speciální program pro humanoidní robot Atlas přední americké firmy Boston Dynamics. Mezi týmy na prvních třech místech konečného pořadí byla rozdělena finanční odměna v celkové částce 3,5 milionu amerických dolarů.
 
Zatímco v kvalifikačních kolech soutěže mohly týmy své roboty napájet energií přiváděnou kabelem nebo používat přidržovací lana, ve finále pro soutěžící roboty platila zpřísněná pravidla: žádné napájení kabelem, žádné jištění proti pádu, pouze možnost rádiové komunikace s týmem. Mezi úkoly, které záchranářské roboty musely plnit ve finále soutěže DRC, byly např. autonomní řízení zásahového vozidla, odstraňování překážek, otevírání dveří budovy, pohyb vpřed neschůdným terénem, manipulace s požárními hadicemi a uzavíracími ventily atd.
 
Ve finále soutěže DRC zvítězil tým KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) z Jižní Koreje s robotem jménem Hubo, který si také domů odvezl peněžní cenu ve výši 2 miliony dolarů. Na druhém místě skončil tým IHMC (Institute for Human and Machine Cognition) z Floridy s robotem Running Man (obr. 1) a odměnou 1 milion dolarů a na třetím místě tým Tartan Rescue s robotem CHIMP (CMU Highly Intelligent Mobile Platform) z Carnegie Mellon
University (CMU) v Pittsburgu s odměnou 0,5 milionu dolarů.
 
Z tab. 1 je patrné, že z evropských finalistů si nejlepší umístění vybojoval německý tým NimbRo Rescue z univerzity Bonn, který se svým robotem Momaro (obr. 2) skončil v celkovém pořadí na vynikajícím čtvrtém místě, ale již bez odměny.
 

Servisní robot Momaro

Mobilní servisní a manipulační robot Momaro byl vyvinut pro soutěž DRC týmem NimbRo Rescue (obr. 3), vedeným profesorem Dr. Svenem Behnkem z Ústavu pro informatiku univerzity v Bonnu, Německo (Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn). Práce probíhaly v rámci pracovní skupiny Autonomní inteligentní systémy, která v minulých letech získala množství cenných zkušeností se soutěžemi v robotickém fotbalu, robotickém jachtingu a v uplatnění robotů v domácnosti, kde její zástupci mj. zvítězili v mnoha mezinárodních soutěžích. Robot Momaro (www.ais.uni-bonn.de/nimbro/Rescue) je vybaven pohybovým systémem zcela nové koncepce, trupem podobným člověku a inteligentní senzorovou hlavou s prostorovým viděním. Pohybuje se prostřednictvím čtyř řiditelných párů kol, upevněných na jeho nohách s klouby. Díky tomuto uspořádání se robot Momaro může velmi dobře pohybovat i po nerovném terénu a úspěšně překonávat různé překážky na cestě. Trup robotu je velmi dobře pohyblivý, každá jeho paže má sedm kloubů a je zakončena rukou se čtyřmi prsty, což robotu umožňuje používat běžné montážní a řezné nástroje.
 
Aby se autonomní robot Momaro dokázal spolehlivě orientovat v neznámém obtížném terénu, bezpečně rozpoznával i menší objekty a mohl spolehlivě plnit soutěžní úkoly, je bohatě vybaven senzory pro snímání okolí. Na své hlavě celkem nese jeden neustále se otáčející prostorový (3D) laserový skener se sférickým zorným polem, osm kamer typu RGB-D pro prostorové barevné zobrazení se všesměrovým zorným polem, tři kamery s velkým rozlišením, poskytující operátorovi panoramatický pohled, a jednu kameru se širokoúhlým objektivem, která shora pohlíží na robot a sleduje terén, po kterém se robot pohybuje. Dále robot Momaro může snímat úhly natočení a krouticí momenty ve svých kloubech a je vybaven inerciální měřicí
jednotkou.
 
V závěrečném soutěžním kole RDC Finals 2015 robot Momaro splnil sedm z osmi soutěžních úkolů: samostatné řízení zásahového vozu, vystoupení z vozu, otevření dveří, otočení kolečka ventilu, vyříznutí otvoru do sádrokartonové stěny, průchod terénem se sutinami a ovládání výkonového vypínače – to všechno stihl provést za pouhých 34 min.
 

Závěr

Agentura DARPA prostřednictvím soutěže DARPA Robotics Challenge soustředila a představila to, co je v současnosti možné, za účelem dát zrychlující podnět v oboru vývoje humanoidních autonomních robotů schopných samostatné činnosti při zmírňování následků katastrofických událostí, jíž budou účinně podporovat záchranáře a záchranářská družstva. Tím dosáhla vytčeného cíle. Agentura nikdy neměla ambice, natož konkrétní plán, pokračovat s robotickými soutěžemi nad rámec finálního kola DRC Finals 2015. Pokračovat v rozvoji záchranářské robotiky s využitím poznatků získaných při soutěži DRC je podle agentury úkolem již existujících i nových, zejména mezinárodních akademických i komerčních aktivit v tomto oboru. Podobnou úlohu v předchozím desetiletí splnily obdobné soutěže DARPA Urban Challenge a DARPA Grand Challenge, které přispěly k výraznému urychlení vývoje autonomně jezdících automobilů.
 
[Uni Bonn für Rettungsroboter-Wettbewerb qualifiziert. Pressemitteilung der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn (Uni Bonn),
6. března 2015.]
Ing. Karel Kabeš
 
Obr. 1. Záchranářský robot Running Man z institutu IHMC skončil v DRC Finals 2015 na druhém místě (foto: IHMC)
Obr. 2. Záchranářský robot Momaro německého týmu NimbRo Rescue získal v DRC Finals 2015 vynikající čtvrté místo (foto: Uni Bonn)
Obr. 3. Úspěšný tým NimbRo Rescue vedený profesorem Dr. Svenem Behnkem (vzadu, třetí zleva; foto: Uni Bonn)
 

Tab. 1. Konečné pořadí v soutěži DARPA Robotics Challenge Finals 2015 na prvních pěti místech

Řešitelský tým Země původu Soutěžící robot Počet splněných soutěžních úkolů Celková doba potřebná
ke splnění úkolů (min:s)
KAIST Jižní Korea Hubo 8 44:28
IHMC Robotic USA Running Man 8 50:26
Tartan Rescue USA CHIMP 8 55:14
NimbRo Rescue Německo Momaro 7 34:00
NASA JPL USA Robosimian 7 47:59