Aktuální vydání

celé číslo

03

2024

Automatizační technika v energetice a teplárenství, úspory energie

Snímače teploty

celé číslo

O autonomním autobusu – a zdaleka nejen o něm

Možná jste zaregistrovali na výstavišti v Brně autonomní autobus od brněnské firmy Roboauto, možná jste se s ním i svezli. Společnost Roboauto ale nevyvíjí jen tento ukázkový autonomní autobus, její záběr je mnohem širší. O firmě a jejích projektech jsem hovořil s Jakubem Jůzou, ředitelem firmy.

 

Pane Jůzo, jak vznikla firma Roboauto?

Zhruba dvacet let je na trhu firma Artin. Tato společnost se sídlem v Brně, která má v současné době přes 200 odborníků, je softwarová firma a vyvíjí software na míru pro zákazníky v telco sektoru, v bankovnictví i jiných oborech.

V rámci firmy Artin okolo roku 2005 vznikla skupina zhruba pěti lidí se zájmem o robotiku. Zpočátku se jako neformální klub s názvem Roboauto účastnili různých robotických soutěží, dokonce i v zámoří: v rámci prvního místa v celosvětové soutěži v lokalizaci pomocí obrazových dat (Udacity Challenge 3) se v Kalifornii setkali se Sebastianem Thrunnem, zakladatelem self-driving divize Google (nyní Waymo). Tento tým fungoval v různém rozsahu přes deset let, až se v roce 2017 majitelé firmy rozhodli, že vytvoří samostatnou spin-off firmu Roboauto.

 

Obr. 1. Automobil vybavený pro autonomní řízení do silničního provozu zatím nesmí

 

Roboauto má stejné majitele jako Artin: v současné době jsme členem skupiny Artin Group, kam kromě firmy Roboauto patří ještě dalších asi devět firem.

 

Čím se firma zabývá nyní?

Od začátku se firma Roboauto zabývala autonomním řízením. Takže naše první investice byl nákup běžného automobilu, který firma osadila snímači a řídicím systémem, aby mohl jezdit autonomně. Toto auto bylo tenkrát vystaveno i na veletrhu Amper (obr. 1).

V těch letech jsme ale dobře viděli, že k použití autonomních automobilů v běžném silničním provozu vede ještě hodně dlouhá cesta. Protože už nejsme klub nadšenců, ale podnikající firma, soustředili jsme se na řešení off-road, tedy vozidla, která se pohybují mimo silnice. To znamená pole, letiště, přístavy, skladovací a výrobní areály a tak dále. A kromě plně autonomního řízení jsme se začali zabývat ovládáním vozidel na dálku, teleoperation – my používáme termín tele­operace. K tomu se využívají bezdrátové sítě, WiFi nebo 4G, popř. 5G.

Výsledkem našeho vývoje je řídicí stanoviště, kde má operátor volant, pedály, joysticky a veškeré ovládací prvky, které by měl v reálném vozidle, a ovládá funkce vozidla na dálku (obr. 2). Ve vozidle jsou naistalovány spolehlivé kamery, aby měl operátor přehled, co se kolem vozidla děje. V podstatě přitom nezáleží na vzdálenosti mezi řídicí stanicí a vozidlem a není problém, aby operátor postupně ovládal různá vozidla v různých místech areálu, dokonce i v geograficky vzdálených místech.

 

Obr. 2. Stanoviště pro dálkové řízení – teleoperaci

 

V rámci autonomního řízení řešíme další kruh úloh, antikolizní systémy a mapování.

 

Takže autonomní řízení, teleoperace, antikolizní systémy a mapování. Pojďme se teď na jednotlivé okruhy podívat blíže. Začněme teleoperací, dálkovým ovládáním. Jaké je jeho využití?

V souvislosti s autonomním řízením je možné je využít jako zálohu. V praxi to vypadá tak, že jeden operátor má na starosti několik vozidel, která fungují autonomně, ale když u některého dojde k poruše autonomního řízení, může převzít ruční řízení, dokončit úlohu nebo alespoň vozidlo odstavit na místě, kde je to bezpečné a nepřekáží provozu dalších vozidel.

Jak jsem říkal, cesta k autonomnímu řízení bude ještě dlouhá. Ovšem teleoperaci je možné využít i samostatně, tedy bez autonomního řízení, a to tehdy, když je řízení vozidla na místě pro obsluhu nekomfortní nebo nebezpečné. Jde například o řízení zemědělských, stavebních nebo těžebních strojů.

Řešili jsme například projekt zvýšení efektivity provozu pozemních vozidel na letišti. Před vzletem nebo po přistání letadla kolem něj jezdí vozidla a vláčky se zavazadly, cateringem a tak dále. Na letišti pochopitelně nebývá v jednu chvíli odbavováno jen jedno letadlo, takže těchto vozidel je opravdu hodně. Typická náplň práce řidiče takového vozidla ovšem zahrnuje z velké části čekání: čeká, než jsou vozíky naloženy, než je letadlo připraveno k nakládce, než jsou zavazadla vyložena... Snahou je uspořit personál tím, že ve vozidle nebude muset sedět řidič, ale budou se ovládat z řídicího střediska, kde bude několik operátorů, již budou moci snadno převzít řízení těch vozidel, která jsou právě třeba.

Podobné je to v logistickém areálu. Řidiči vysokozdvižných vozíků také nejezdí plných osm hodin, ale čekají na příjezd kamionu, na vychystání zboží a tak dále. I v tomto případě může teleoperace ušetřit hodně personálu.

V drážní dopravě se teleoperace uplatní v depech a na seřaďovacích nádražích. Strojvedoucí v řídicím středisku může ovládat několik posunovacích lokomotiv, aniž by mezi nimi musel fyzicky přecházet. Nemusí sedět na lokomotivě, ale jeho stanoviště je v dispečerském pracovišti.

 

Jak je takové ovládání na dálku náročné na komunikaci? Jde to bez sítí 5G?

Jde. Samozřejmě sítě 5G mají mnoho výhod, především vyšší rychlost přenosu. Podílíme se na několika projektech, kde k teleoperaci používáme sítě 5G. U sítí 4G je omezením především rychlost přenosu, šířka datového pásma a latence. Latence je citelná zvlášť u přenosu obrazu, kde je třeba přenášet velký objem dat. Na 4G jsme schopní dosáhnout latence kolem 120 ms. Máme vyzkoušené, že při rychlosti pohybu do 50 km/h je taková latence vyhovující. Když si vezmete příklady, které jsem uváděl: logistika na letišti nebo v přístavu, posun na železnici, stavební a zemědělské stroje – tam se s rychlostmi přes 50 km/h v praxi těžko potkáte, už z bezpečnostních důvodů. Pro tyto případy 4G zcela stačí. Pro autonomní provoz na silnicích však 4G skutečně nevyhovuje a je třeba použít 5G.

 

Co je vlastně cílem teleoperace? A jak vypadají operátorská stanoviště?

Zvýšit komfort a bezpečnost obsluhy a uspořit pracovní síly. Aby bylo pro operátora či řidiče ovládání co nejjednodušší, je ovládací stanoviště vybaveno stejně jako kabina vozidla: volantem, pedály, joysticky jako u vysokozdvižných vozíků nebo stavebních strojů, kontrolérem jako v kabině strojvedoucího. Díky bočním a zadním kamerám může mít řidič dokonce lepší přehled, než by měl na místě při pouhém výhledu z kabiny.

Zjistili jsme, že kromě signálu z kamer je důležité přenášet i zvuk. To řidičům velice pomáhá udržovat si přehled o tom, co se kolem vozidla děje.

Další důležitou informací je informace o náklonu vozidla, zvláště u stavebních nebo zemědělských strojů ve svažitém terénu. I když je kabina na operátorském stanovišti vybavena stejně jako kabina vozidla, nebývá zvykem, aby se s řidičem nakláněla. Informaci o náklonu tedy musí řidič dostat jinak.

 

Jak je to u vozidel ovládaných na dálku se zajištěním bezpečnosti?

Kromě dohledu obsluhy na dálku může být vozidlo vybaveno lokálně stejným antikolizním systémem, jaký mají autonomní vozidla. V tom případě je bezpečnost dokonce vyšší než u přímé obsluhy: nezareaguje-li řidič, vozidlo na základě signálu například z bezpečnostního lidaru zastaví samo.

 

Tím se dostáváme k antikolizním systémům. Umí více než jen zastavit vozidlo?

Umí. Záleží na tom, co od antikolizního systému očekáváte. Ten nejjednodušší vozidlo jen zastaví, ale existují i systémy, které se dokážou například vyhnout překážce. Může zde být i kombinace autonomního provozu a teleoperace: vozidlo jede autonomně, ale má-li v cestě překážku, předá řízení operátorovi, ten ji v manuálním režimu objede a dál pokračuje vozidlo opět autonomně.

Tady je třeba pamatovat na to, že ani antikolizní systém nedokáže všechno. Jede-li plně naložený vozík a do cesty mu náhle spadne bedna nebo vstoupí člověk, systém může velmi rychle vyhodnotit, zda má začít brzdit nebo zahájit úhybný manévr, ale stejně nemusí být schopen zareagovat dostatečně rychle.

 

Další úlohou, kterou jste zmínil, je mapování. Jaký je jeho účel?

To je nutná součást autonomního provozu vozidel. Abychom mohli mapu vytvořit, musíme mít vozidlo se senzorickým setem kamer a lidarů. Navíc musíme přesně znát pozici mapujícího vozidla, to znamená, že musí být vybaveno systémem GNSS (Global Navigation Satellite System), například GPS, a vhodnou inerciální soustavou pro případ ztráty signálu.

Takhle funguje autonomní autobus, který loni během veletrhu Amper jezdil po brněnském výstavišti: napřed musíte areál zmapovat, potom v mapě vytvořit požadovanou trasu a autobus se potom snaží tuto trasu co nejlépe dodržovat.

 

Vozidlo tedy jezdí podle GNSS, nebo podle mapy vytvořené snímkováním?

Může to být kombinace obojího. Na výstavišti, v otevřeném prostoru s dobrým výhledem na oblohu, je možné využívat z velké míry GNSS. Když navigujete traktor na poli, kde nejsou žádné záchytné body, dokonce musíte jezdit podle GNSS nebo podobného systému, nic jiného nezbývá. Naopak ve skladovací hale družicový navigační systém moc nevyužijete a musíte se spoléhat na mapu, kde máte zaznamenanou pozici sloupů, regálů a tak dále, popřípadě ještě orientační body v podobě QR kódů na viditelných místech.

V zemědělství se navíc používá zpřesněná satelitní navigace, která využívá dodatečnou pozemní anténu s přesně danou polohou. Tím se odstraní záměrná nepřesnost civilních navigačních systémů.

Firma se jmenuje Robouato, to znamená, že se soustředíte na vozidla jezdící po zemi? Navigovat nebo autonomně řídit například bezpilotní letouny jste nezkoušeli?

K takovému projektu jsme se zatím nedostali, i když v principu jde o podobnou úlohu. Námi řízená vozidla skutečně jezdí výhradně po zemi, s výjimkou jednoho projektu, kde jsme řídili ponorné roboty určené k údržbě trupu lodí. Ale už se chystáme na jeden projekt na využití dronů v logistice.

 

Bavili jsme se o teleoperaci, o mapování, o antikolizních systémech. Vrcholem, kde se využívají všechny popsané úlohy, je autonomní řízení. Jak jste s ním daleko?

My se věnujeme technickým otázkám, ale pokud jde o skutečně autonomní řízení, případně i v silničním provozu, je největší překážkou opatrná legislativa. Proto se zatím soustředíme zejména na teleoperaci a na provoz mimo silnice. Ovšem legislativa není všude stejná a například v některých státech USA už mohou jezdit autonomní vozidla zajišťující taxislužbu i v běžném provozu. Jde to zatím jen v rámci určitých měst nebo čtvrtí, ale funguje to.

 

A pokud jde o obory, kde jsou možnosti využití autonomního řízení nejdále? Silniční doprava to, jak říkáte, není.

Myslím, že relativně nejdále je využití autonomního řízení v zemědělství. Zemědělské stroje jezdí většinou v jednoduchém terénu, možnost kolize s osobami není velká a z agrotechnických důvodů se pohybují pomalu. Orba, hnojení, sklizeň – tam všude je možné využít autonomní traktory. Jinou oblastí jsou sklady, kde se autonomní vozíky mohou pohybovat také velmi zručně a pomáhat lidským skladníkům.

Autonomní vozidla je možné využít i v uzavřených areálech. Řešili jsme například projekt autonomního vozidla pro převoz vzorků v areálu chemického závodu. Dosud je převážel pracovník automobilem, přičemž vzdálenosti mezi místy odběru a laboratoří byly přibližně 500 m. To nebylo právě efektivní. Na tomto projektu jsme spolupracovali se sesterskou firmou Bringauto: oni navrhli vozidlo pro převoz vzorků, my řídicí systém. Pro obsluhu to nyní funguje zcela jednoduše: pracovník donese vzorek k zastávce vozidla, zmáčkne tlačítko, počká, až vozidlo přijede, vzorek do něj uloží, zmáčkne další tlačítko a vozidlo odjede k dalšímu stanovišti nebo k laboratoři.

 

Klasické vozíky mívaly pevně stanovenou dráhu. Ta mohla být vyznačena na podlaze například žlutou čárou a obsluha věděla, kde se budou vozíky pohybovat a kde už ne. Když se vozík pohybuje zcela autonomně, může se vyhnout rozsypané paletě, ale může také vjet tam, kde by ho obsluha nečekala. Jak je zajištěna bezpečnost osob při pohybu vozíků?

Barevný pásek na zemi není ve výrobním prostředí právě ideální. Časem se odře nebo ušpiní, musí se často obnovovat. Pokud se využívá i přímo pro navigaci, může být po nějaké době pro kameru špatně čitelný. Použije-li se magnetický pásek zapuštěný do podlahy, neušpiní se, ale je mnohem náročnější na instalaci. Plně autonomní vozíky s navigací pomocí lidarů a kamerových systémů jsou mnohem flexibilnější a jejich bezpečnost zajišťují bezpečnostní senzory. Kromě toho mohou mít v mapě zanesené vyhrazené koridory – ty mohou být potom vhodným způsobem vyznačené i na pracovišti.

 

Co je rychlejší: vozíky ovládané řidičem, nebo autonomní vozíky?

S vysokozdvižným vozíkem jezdíte po určitém zaškolení velmi svižně. Občas vám však něco uklouzne nebo spadne. Autonomní vozíky jsou konstruovány tak, aby jim nic nespadlo a aby byly maximálně bezpečné. Jezdí s nižším rizikem, ale zpravidla i pomaleji. Avšak neunaví se a nepotřebují odpočinek.

 

Kdo jsou vaši zákazníci?

Definoval bych tři skupiny zákazníků. Pro první integrujeme software, který vyvíjíme, například pro teleoperace nebo pro autonomní provoz, do vozidel, která tito zákazníci vyvíjejí. Druhá skupina zákazníků jsou partneři v různých projektech, například v rámci grantů TAČR. Dlouhodobě spolupracujeme například s CDV, Centrem dopravního výzkumu. Jde například o projekt v oblasti zvýšení automatizace provozu tramvají. Jsme také součástí evropských projektů, například už zmíněného 5G Blueprint. V rámci tohoto projektu integrujeme náš software pro teleoperace do nákladních vozidel a nakladačů skid-steer.

Třetí skupinou jsou zákazníci, pro něž vyvíjíme software na zakázku v oblasti strojového vidění, strojového učení a umělé inteligence.

 

Jak velká firma jste?

V současné době je nás přibližně dvacet pět, ale rádi bychom se rozrostli. Jenže vývojářů je nedostatek.

 

Kde je hledáte? Zvlášť v Brně to musí být složité.

To máte pravdu. Využíváme různé portály, spolupracujeme s VUT a také s veletrhy: prezentace na veletrzích nám nejen pomáhá hledat nové zákazníky, ale i nové zaměstnance. Pochopitelně komunita lidí v našem oboru je omezená, takže veletrhy jsou také místem pro setkání a neformální rozhovory například o tom, kdo je na pracovním trhu volný.

Na VUT i jiných vysokých školách nehledáme jen absolventy, děláme i přednášky a prezentace. Kdyby byl zájem i mezi středními školami, rádi přijedeme představit například náš autonomní autobus. Spolupráci se školami všech stupňů považujeme za důležitou.

 

Bude váš autobus jezdit i na letošním veletrhu Amper?

Určitě – stánek sice mít nebudeme, ale náš autobus (a možná i další vozidlo) na veletrhu uvidíte.

 

Děkuji Vám za rozhovor.

(Rozhovor vedl Petr Bartošík.)