Robotický invalidní vozík MeBot

Prototyp šestikolového invalidního vozíku MeBot samostatně překonává schodovité překážky.

Schody, obrubníky chodníků a podobné vyvýšeniny představují pro osoby pohybující se na invalidním vozíku mimořádně stresující překážku, kterou zatím ani ty nejmodernější elektrické invalidní vozíky nedokážou samy o sobě překonat. Vozíčkáři jsou tudíž odkázáni na cizí pomoc, popř. musí použít nájezdové rampy nebo rozjezd s velkým švihem a silou. „To poslední je pro postižené osoby zvlášť nebezpečné, protože při tom mohou z invalidního vozíku snadno vypadnout a zranit se nebo je může zachytit kolem projíždějící auto,“ varuje Rory Cooper, vedoucí instituce HERL (Human Engineering Research Laboratories) z Pittsburgu, která se dané problematice intenzivně věnuje.

 Se šesti koly překonává invalidní vozík překážku postupně

V ústavu HERL (www.herl.pitt.edu), největší výzkumné laboratoři v oboru invalidních vozíků na světě, byl vyvinut první robotický invalidní vozík MeBot (Mobility Enhancement Robotic Wheelchair), který dokáže samostatně překonat schody, obrubníky chodníků apod. (obr. 1). Vozík MeBot má podvozek se šesti koly uspořádanými do dvojic. Prostřední dvojice kol s největším průměrem je určena k jízdě, přední a zadní dvojice kol menšího průměru jsou určeny k ovládání. Všechny tři dvojice kol se mohou pohybovat vodorovně a svisle nezávisle na sobě. Jakmile robot zjistí překážku, první dvojice kol se vysune a nadzvedne vozík. Následně samočinně převezme aktivitu střední dvojice kol, která vozík „vytáhne“ přes hranu překážky. Nakonec se přitáhne zadní dvojice kol. „S tímto mechanismem vozík – podobně jako housenka – překonává překážku kousek po kousku. „Vozíkem MeBot chceme především vozíčkářům pomoci s jejich integrací do společnosti,“ zdůrazňuje Rory Cooper.

Radarový modul umožňuje zjistit překážku za každého počasí

Aby vozík MeBot mohl bezpečně překonat obrubníky a schody, musí takové překážky nejprve spolehlivě identifikovat. V této záležitosti byli požádáni o spolupráci odborníci z Fraunhoferova ústavu IPA (Institut für Produktionstechnik und Automatisierung) ve Stuttgartu. Tým Dr. Bernharda Klei­nera, vedoucího oddělení detekce pohybu (Bewegungserfassung und Sensorfunktion), integroval do robotického systému vozíku MeBot radarový modul, který objekt (překážku) velmi přesně identifikuje a ihned aktivuje proces jejího automatického překonání. K tomu účelu radarový modul s použitím mikrovlnného signálu překážku geometricky proměří (obr. 2), načež řídicí jednotka vozíku přesně ví, do jakých poloh musí podvozek vozíku postupně nastavit, aby překážku překonal. „Radarová měřicí technika byla zvolena proto, že na rozdíl od techniky laserové nebo infračervené není ovlivňována počasím. Radarový měřicí modul spolehlivě funguje i za deště, mrazu či mlhy,“ vysvětluje Dr. Kleiner. Radarové měřicí systémy jsou svými vlastnostmi předurčeny k po­užití i jinde v průmyslu. Odborníky Frauenhoferova ústavu IPA byl radarový měřicí modul již s úspěchem použit např. u robotů k detekci přítomnosti člověka nebo v některých úlohách digitalizované výroby podle konceptu Industrie 4.0 (podrobněji viz www.ipa.fraunhofer.de).

 Mezinárodní spolupráce ve výzkumu se prohlubuje

Robotický invalidní vozík MeBot byl veřejnosti představen při prvním ročníku mezinárodní soutěže Cybathlon, uspořádaném technickou univerzitou ETH Zürich v Klotenu 8. října 2016 (viz www.cybathlone.ethz.ch). Lidé s tělesným postižením zde soutěžili s použitím nejnovějších technických asistenčních pomůcek v šesti náročných disciplínách. Vozík MeBot soutěžil v kategorii motorizovaných invalidních vozíků. Vedle předvedení schopnosti vystoupat po schodech musel splnit ještě šest dalších soutěžních úkolů (slalom, průjezd úzkými dveřmi, nájezd na rampy atd.) a všemi nástrahami soutěže prošel úspěšně. Zavést vozík MeBot do praxe nebude ovšem možné dříve než za několik let. „V ústavu HERL byl zatím postaven první prototyp, který je nyní podrobně ověřován a upravován pro sériovou výrobu,“ říká Dr. Kleiner. Důležitá bude také cena vozíku, která určí okruh jeho budoucích uživatelů.

Vozík MeBot není jedinou inovací, kterou společně realizovaly Fraunhoferův ústav IPA a ústav HERL. Oba ústavy spolu dlouhodobě spolupracují při výzkumu a vývoji vojenských i civilních rehabilitačních zařízení. „Odborníci ústavu HERL se soustřeďují na techniku invalidních vozíků, Fraunhoferův ústav IPA je zodpovědný za techniku pohonů a inteligentní snímače,“ připomíná Dr. Kleiner. Společně partneři již vytvořili mj. pneumaticky poháněný invalidní vozík.

[Rollstuhlroboter „MeBot“ erklimmt Treppen selbstständig. Pressemitteilung Fraunhofer IPA, 15. 9. 2016.]

Ing. Karel Kabeš

Obr. 1. Prototyp robotického invalidního vozíku MeBot při zkouškách (foto: HERL)

Obr. 2. Všeobecně použitelný radarový měřicí modul pro identifikaci překážek vyvinutý ve Fraunhoferově ústavu IPA (foto: Fraunhofer IPA)