Výzkumníci Fakulty elektrotechnické ČVUT už mají svého robotického psa Spot od Boston Dynamics. Do týmu se oficiálně připojil dnes, když se proběhl po travnatém náměstí uprostřed fakulty na Karlově náměstí v Praze.
Dvacetičlenný tým robotických výzkumníků označovaný jako CTU-CRAS-NORLAB si Spota mohl pořídit díky příspěvku agentury ministerstva obrany Spojených států (DARPA). Ta poskytla 1,5 milionu dolarů, tedy asi 32,6 milionu korun.
DARPA nyní tým z ČVUT sponzoruje v rámci soutěže DARPA Subterranean (SubT) Challenge, v rámci níž se jednotlivé týmy snaží se svými autonomními roboty a systémy uspět v zadaných úkolech. Roboti plní záchranářské práce v dolech v USA a musí identifikovat lidi, telefony, batohy, unikající plyn a podobně.
Výzkumníkům z ČVUT se dvakrát podařilo uspět a šlo o nejlepší nesponzorovaný tým. Mezi konkurencí byly univerzity jako CalTech, MIT, Oxford, Carnegie Mellon nebo NASA. Více o tom v našem rozhovoru.
Zapojení Spota a další postup více komentuje ČVUT:
Heterogenita hardwarového vybavení týmu z pražské Fakulty elektrotechnické ČVUT klade nároky zejména na integraci jejich softwaru. „Každý z našich kolových, pásových, létajících a šestinohých záchranářských robotů, se kterými jsme absolvovali předchozí kola DARPA Subterranean Challenge, je nějakým způsobem odlišný, má specifický způsob pohybu a sestává z desítek subsystémů. K tomu nyní přibyl čtyřnohý SPOT, který je podle dosavadních poznatků skvěle disponován pro autonomní pohyb v náročném terénu zejména díky jedinečným algoritmům pro chůzi, které vyvinulo Boston Dynamics,“ uvádí prof. Jan Faigl, vedoucí laboratoře výpočetní robotiky Centra umělé inteligence Fakulty elektrotechnické ČVUT.
„Naším bezprostředním úkolem bude nad nativním softwarem SPOTa vytvořit další vrstvu, která bude odpovídat podmínkám soutěže a zajistí, že se naše SPOTy dokážou orientovat v neznámém prostředí. Cílem je, aby náš tým robotů zvládl v podzemním komplexu co nejlépe vzájemně komunikovat a plnil koordinovaně úkoly záchranářů,“ dodává prof. Jan Faigl.
Aby se SPOT stal plnohodnotným členem sestavy pro finále DARPA Subterranean (SubT) Challenge, bude potřeba jeho čtyři vestavěné kamery umožňující snímat okolí doplnit senzorem pro mapování terénu LIDAR, kamerami s lepšími optickými vlastnostmi a dalšími výpočetními prostředky, na kterých poběží neuronové sítě schopné identifikovat objekty a lokalizovat robot v dynamicky vytvářené 3D mapě prostředí. Počítače budou plánovat a vyhodnocovat trajektorii robota, aby se vyhnul překážkám. S ohledem na jeho zatížení a spotřebu bude potřeba rozšířit baterii, aby s rezervou vydržel v provozu během šedesátiminutového soutěžního kola.
Nedílnou součástí takto složitého projektu je testování. Klasická cesta testování každé jednotlivé části s využitím simulátoru není vhodná, protože simulátor není schopen simulovat extrémní prostředí, kde se může vyskytovat mlha, bahno, prach, absence GPS signálu, takže se testuje v reálu, nejdříve v dílně na fakultě, následně ve vhodném terénu. „Součástí původního scénáře bylo i třetí kolo ve Spojených státech, které organizovala DARPA, ale vlivem pandemie proběhlo pouze virtuálně, proto se letos chceme vrátit do Býčí skály v Moravském krasu, která by měla nejlépe odpovídat podmínkám finálového kola,“ předestírá plán pro nejbližší týdny prof. Tomáš Svoboda.
Práce týmu robotiků z Fakulty elektrotechnické ČVUT finálovým kolem zdaleka nekončí. Nejcennější z účasti na soutěži jsou zkušenosti nabyté z náročného prostředí, kde mají roboty za úkol nahradit lidi. „Už teď se nám rýsují směry následného výzkumu. Jedno z témat souvisí s budováním relativně levné komunikační infrastruktury, která bude pomáhat při záchranných operacích a řešit výzvy v prostředích typu jeskyně či podzemí, kde je náročné šířit signál,“ říká prof. Jan Faigl.
Další velké téma je lokalizace autonomně řízených robotů. V případě autonomního pohybu robotu, například v Praze, bude potřeba mnohem přesnější lokalizace, než jsou současné technologie schopny nabídnout. Výzkum v této oblasti běží a SPOT jako nejlepší současná platforma pro pohyb v prostředí, které je určeno pro člověka, dává vědcům z FEL ČVUT příležitost, jak se do něj zapojit.
„V prostředí s lidmi, jako jsou kanceláře, výrobní prostory nebo ulice, je důležité, aby se v něm robot dokázal pohybovat a aby byl k lidem empatický. Zatím je to tak, že robot upoutává pozornost lidí a ti se mu vyhýbají, ale jestliže bude například SPOT v každodenním nasazení, tak se očekává, že nebude překážet a bude s lidmi schopen koexistovat,“ objasňuje aplikační scénář dalšího výzkumu prof. Jan Faigl. Posledním směrem výzkumu u kráčejících robotů jsou pak způsoby chůze, které jsou z hlediska stability pohybu v náročném prostředí a jeho efektivity velkou výzvou pro akademiky.
Všechny uvedené směry akademického výzkumu dávají skvělou příležitost pro zapojení studentů. Studenti postgraduálního studia – doktorandi – tvoří výzkumné jádro týmu. Důležitými členy jsou i studenti magisterských programů Fakulty elektrotechnické ČVUT Kybernetika a robotika a Otevřená informatika. Část subvence DARPA bude investována do jejich cesty na finále v Kentucky, kde budou tvořit nedílnou součást týmu.
Projekt nabízí mnoho příležitostí pro zapojení studentů. Jde o kombinaci hardwarových a softwarových úkolů, takže studenti začínají typicky implementací vybraných komponent pod dohledem zkušenějších kolegů a postupně se zapracovávají. Úspěch je podmíněn týmovou souhrou robotů, ale především lidí, kteří systém vytvářejí. Studenti se tak přirozenou cestou učí pracovat v týmu. Skvěle také funguje vědomí, že se studenti učí něco, co má bezprostřední dopad na fungování systému.
ČLÁNKY DO MAILU