Gabriela Kolářová, 14. 08. 20

V červenci prozkoumali odborníci z katedry kybernetiky a katedry počítačů jeskyně v komplexu Býčí skála v Moravském krasu. K monitorování nepřístupných prostor jim pomáhaly  drony a pozemní roboty.

Pozemní roboty z katedry kybernetiky sbíraly a vyhodnocovaly v jeskynním terénu data, drony pak monitorovaly vertikální jeskynní komíny, které jsou speleologům obtížně přístupné. Celosvětově unikátní také bylo autonomní létání nad ponornou řekou a jezírky, které se v jeskynním komplexu vyskytují.

Hledá se robot záchranář

Prestižní soutěž DARPA Subterranean Challenge organizovaná americkou Agenturou ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty (DARPA) má za cíl testovat systémy autonomních robotů, které spolu bez lidské asistence vzájemně spolupracují a dovedou prozkoumávat místa, kam by se člověk z bezpečnostních a jiných důvodů nemohl dostat. Soutěž je rozdělená na několik jednotlivých klání v oblastech štola, město, jeskyně a v roce 2021 mělo proběhnout finále. Bohužel koronavirus harmonogram narušil.

Ve druhém kole vědci a studenti z katedry kybernetiky a katedry počítačů Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze soutěžící pod vlajkou týmu CTU-CRAS-NORLAB  obsadili první pozici v kategorii týmů, které nebyly financovány z projektu DARPA, a v celkovém pořadí dosáhli 3. místa. Proto nyní trénují na kolo třetí.

Pověstmi opředená Býčí skála

Nejen, že se jedná o druhý nejdelší jeskynní komplex na našem území, jehož délka dosahuje 17 kilometrů, ale jde o lidmi nejdéle využívanou jeskyni, která poodhalila světu svá dávná tajemství. Prostor jeskyně byl patrně využíván jako jeskynní svatyně, ve starší době železné zde mohly být provozovány náboženské obřady a rituály, které doložily široké spektrum obětin spojených s obřady renovace, reprodukce, obecně obnovy světa a znovuzrozením.  Díky těmto nálezům se z Býčí skály stalo místem opředeným mnoha pověstmi; prý se tu ztrácejí lidé, v noci planou ohně, objevují se zde duchové … Těch se ale vědci nezalekli.

Sedmnáct kilometrů labyrintu pro průzkum

Vědci měli k dispozici pásový tank Charlie, čtyřkolové vozítko na podvozku, letku autonomních dronů nebo třeba robotické pavouky, které se pohybují díky důmyslnému systému pokročilých servomotorů. Týmem použitý špičkový software velmi rychle analyzuje ohromné množství dat, roboty pohání podle lithiové nebo olověné baterie a ty rozměrnější minipočítač. Pozemní pásová a kolová vozítka jsou vybavená klasickou Wi-Fi i optickými senzory, nesou rovněž kamerové moduly, které pomáhají při dálkové navigaci a při automatickém rozpoznávání předmětů. Drony zkoumaly terén nedostupný ze země, vozítka monitorovala povrch, robo-pavouci se zase protáhli úzkými prostory.

„Největší výzvu pro nasazení plně autonomních létajících robotů představuje přechod z horizontálního letu chodbou systému do vertikální šachty, jejíž ústí musí být v reálném čase detekováno a mapováno palubními senzory, protože nasazovaný autonomní systém neznal předem mapu jeskyní. Kromě navigace dronů v neznámém prostředí jeskyní a nutnosti autonomně prolétávat velmi úzkými prostupy, pro nás velkou neznámou představoval autonomní let nad tekoucí řekou v podzemí, a tedy bez GPS a dostatečného osvětlení. Tekoucí voda a odlesky palubních reflektorů mohou být matoucí pro naše systémy přesné stabilizace a řízení dronů,“ uvedl vedoucí týmu Multirobotických systémů FEL ČVUT Dr. Martin Saska k unikátnímu průzkumu.

 „Velkou výzvou pro pozemní roboty je nutnost autonomního přejíždění velmi složitého a předem neznámého terénu. Na rozdíl od přejíždění běžných překážek jako jsou schody nebo rampy, může být tvar jeskynního terénu a jeho fyzikální vlastnosti téměř libovolné a nelze se na to předem připravit. Vzhledem ke složitosti prostředí (tma, vlhkost povrchu a nemožnost použití GPS) jsme očekávali, že většina běžných algoritmů pro tvorbu mapy a lokalizaci robota bude selhávat, což výrazně zvyšuje riziko poškození robota. Největší obavy pak samozřejmě plynuly z uvíznutí robota v potenciálně nedostupném místě," poznamenali ke sběru dat doc. Karel Zimmermann a prof. Tomáš Svoboda z katedry kybernetiky.

Dopad:

Průlom lze očekávat např. v oblasti nasazení autonomních robotů při záchranných operacích. Kromě aplikace průzkumu jeskynních komplexů a dolů může vyvíjený a testovaný systém nalézt uplatnění v letecké inspekci kanalizací, ventilačních šachet, tunelů, přehrad a průmyslových komplexů, prostě všude tam, kde je obtížné se dostat a kde nedostatečné osvětlení, absence GPS a nutnost létat blízko překážkám znemožňuje nasazení komerčně dostupných dronů.

Všechna kola soutěže Subterranean Challenge DARPA věrně simulují náročné podmínky způsobené přírodní katastrofou nebo průmyslovou havárií a iniciují rozvoj pokročilých technologií, které jsou zde testovány. Soutěžní týmy z předních světových univerzit mají za úkol nasadit autonomní systémy v podzemní prostředí, zmapovat ho a odhalit všechny ukryté artefakty. Mimo mezinárodní prestiže a finanční podpory, kterou úspěšné týmy získají, je výsledkem také možnost aplikace projektů do praxe.  Značnou motivací je i to, si všichni ze soutěže odnášejí především cenné zkušenosti a nasbíraná data. Ty jim pomohou zdokonalit stávající technologii pro účely dalších soutěžních kol i navazujícího výzkumu.

Zdroj foto: www.fel.cvut.cz ©Tomáš Bača, Matěj Petrlík

Tento článek je chráněn pomocí blockchainové služby Mytitle.