„Autonomní dron, my říkáme raději létající robot, aby se to nepletlo s létajícím dronem, je zařízení, které vůbec neovládá člověk, ovládá ho pouze palubní umělá inteligence,“ vysvětluje docent Martin Saska, vedoucí Skupiny multirobotických systémů FEL ČVUT. „My se na ČVUT zaměřujeme pouze na tyto létající roboty. Řešíme zde hlavně software, umělou inteligenci. Máme v týmu zejména programátory,“ pokračuje. MRS spolupracuje s firmou Fly4Future, kde působí bývalí studenti ČVUT – lidé, kteří prošli týmem a chtěli být blíže k aplikacím. Vědci na ČVUT provádí převážně základní výzkum a pracovníci ve firmě se více zaměřují na konkrétní aplikace.
K dronům Martin Saska objasňuje: „Na palubě máme počítač, na kterém normálně běží operační systém a také různé prvky umělé inteligence, ať už jsou to neuronové sítě, nebo autonomní rozhodování. Toto rozhodování a systém zpracovává data z palubních senzorů.“ Takový létající robot je podle doc. Sasky zcela nezávislý na jakékoli infrastruktuře. Jak vědec upřesňuje, robot si s sebou nese vše potřebné a díky tomu je schopný se zcela autonomně sám pohybovat v neznámém prostředí. Jako příklad Saska uvádí: „Jsme schopní poslat našeho létajícího robota do dolu nebo jeskyně, kterou nezná a kde nikdy předtím nebyl. Dokáže toto prostředí prozkoumávat a postupně mapovat.“ Expert na multirobotické systémy zdůrazňuje, že robot dokáže létat v neznámém prostředí podle plánu, který má, a všechny související úkony vykoná zcela sám. Člověk samozřejmě může být ve zpětné vazbě, pokud je z nějakého důvodu žádoucí, aby ovlivňoval jeho rozhodnutí. Ale nutné to není. „Většina našich aplikací reaguje na zmáčknutí startovního tlačítka, kdy člověk může být pouze v roli jakéhosi dohlížitele, a červeným tlačítkem celý proces dokáže zastavit, když uvidí nějaké nebezpečí,“ dodává šéf MRS.
Jedna z aplikací multirobotického týmu využívá drony, létající roboty, konkrétně při pomoci s monitorováním a následnou likvidací odpadů. Martin Saska v této souvislosti zmiňuje dva z větších projektů, na kterých se jeho skupina podílela. Jeden se zaměřoval na detekci a případné odstraňování ropných a velkých odpadových skvrn v moři. „Bylo to ve spolupráci s institutem v Abú Zabí. V Perském zálivu mají velký problém s olejovými a ropnými skvrnami a drony měly za úkol detekovat takovou skvrnu. Sdělit, kde je, zjistit přesně její tvar,“ popisuje a dodává, že v těchto případech se využívá spolupráce několika dronů, protože velikost a tvar skvrn se mění v závislosti na vlivu proudů, větru apod. V Perském zálivu drony navíc spolupracovaly i s lodí. „Konkrétně tato loď, byl to také autonomní robot, měla za úkol položit na mořskou hladinu nornou stěnu a dron seshora pomáhal loď navigovat, aby tvar norné stěny byl optimální a problém co nejlépe a nejrychleji odstranil,“ upřesňuje Saska.
Druhý velký projekt dosud probíhá v České republice. Jde o detekci a odstraňování odpadků z vodních ploch – jezer a nádrží. Konkrétně se jedná o zařízení, které kombinuje létající a plující roboty. „Létající robot je vybavený kamerou, která dokáže detekovat odpadky a ve spolupráci skupiny létajících robotů dokáže i předpovídat pohyb odpadků po vodní hladině,“ říká k projektu jeho vedoucí a doplňuje, že výpočty odhadu pohybu probíhají na základě měření větru a proudu na hladině vody a ve spolupráci s lodí potom probíhá úklid.
„Dokonce jsme se pokoušeli vyvinout létajícího robota, který by dokázal ze vzduchu zachytit a odnést odpadky. Problém je, že toto řešení funguje jen u relativně lehkých předmětů, protože těžší předmět létající robot nedokáže unést,“ uvádí vědec s tím, že u lehčích předmětů je zase komplikací fakt, že je vítr z vrtulí odfoukne. Proto se tým nakonec zaměřil na řešení, kdy drony vyhledávají pozice odpadků a loď jede na detekované místo, aby odpadky z hladiny vody vyzvedla. „Robot je vybavený umělou inteligencí, která zde slouží pro konkrétní rozpoznání a klasifikaci odpadu,“ sděluje Martin Saska a upřesňuje, že neuronová síť na palubě dokáže specifikovat, které objekty patří mezi odpad, jejž třeba vyzvednout. Navíc umí i odhadnout velikost a váhu konkrétního objektu, a podle toho se rozhodnout, jak ho vyzvedávat, zda nepřesahuje kapacitu lodi, zda je létající robot schopen ho vyzvednout apod.
„Řešili jsme i možnost spolupráce létajících robotů a lodí, kdy lodě mohou pomocí lan táhnout těžší předměty, a létající robot dokáže vychylovat objekt tak, aby se například nezamotal na břehu do vegetace,“ objasňuje vědecký pracovník s důrazem na fakt, že roboti dodávají relativně malou, ale důležitou sílu. Jak Martin Saska uvádí, je obtížné zajistit přesný pohyb objektu po požadované trajektorii, jestliže ho loď táhne na dlouhém laně. Autonomní drony umí usnadnit a zpřesnit pohyb plovoucího objektu taženého robotickou lodí. Proto vědci využívají loď pro její velký výkon a dron pro agilnější pohyb. „Vhodným skládáním sil působících takto různorodým týmem robotů lze dosáhnout mnohem přesnějšího řízení pohybu vlečeného objektu. Díky tomu se dokážeme vyhýbat překážkám, případně získávat senzorická data v přesně požadovaných lokacích,“ popisuje vedoucí multirobotického týmu.
Kromě již zmíněných funkcí je loď schopna měřit kvalitu vody. Toto měření může provádět i létající robot. Spolupracující týmy létajících a plavajících robotů pak s velkou přesností zvládnou i detekovat hranice vodních ploch zasažených sinicemi. Při konkrétní misi je robotická loď vybavena autonomně letícím dronem, který dokáže zcela sám z lodi odstartovat, povrch hladiny rychle analyzovat a potom se zcela sám na loď vrátit a bezpečně přistát. Loď ho sama může vyslat do míst, která potřebuje naskenovat a na základě v reálném čase zpracovaného měření si naplánuje vlastní trasu do míst, kde je třeba, od
ebere vzorky, které přinesou přesnější informaci o stavu vody. „Navrhli jsme systém bójek, které jsou létající roboti schopni rozmisťovat. Bójky mají na sobě měřicí zařízení, dokážou komunikovat s robotickým týmem, přestože jsou pasivní, nemají motor,“ komentuje další část práce vedoucí skupiny s tím, že bójky fungují jako pasivní roboti, mají úplně stejné senzory, gps atd. Určování pozice slouží nejen k tomu, aby vědci věděli, že v konkrétním místě bylo naměřeno znečištění, ale později je využito i pro autonomní vyzvednutí bójek.
Práci létajících robotů předvedla MRS v dubnu letošního roku na Orlické přehradě. Šlo o ukázky vycházející z několika projektů, na nichž MRS spolupracovala s experty z České zemědělské univerzity v Praze (ČZU) a firem Fly4Future a Eurosecur. Vědecký tým testoval na vodní nádrži Orlík vlastní menší výzkumné modely létajících robotů i výsledné práce komerčních partnerů. Během projektu spolupracující firmy Eurosecur a Fly4Future vyvinuly a vyrobily autonomní loď reálných rozměrů a speciální voděodolný dron, který umí kromě přistávání na lodi přistát i na vodě. S ČZU pak tým FEL ČVUT a obě firmy spolupracovaly na sběru a zpracování dat pořizovaných multispektrální kamerou.
Později testovala multirobotická skupina ČVUT pohyb velmi rychle letících spolupracujících robotů naprogramovaných pro operace v prostředí s překážkami bez GPS signálu a komunikace. Tyto drony využívají palubní senzory a umělou inteligenci, díky nimž se dokážou pohybovat těsně nad terénem, proletí lesem nebo prozkoumají neznámou budovu nebo jeskyni. Skupiny létajících robotů vyvinutých na FEL ČVUT se snadno vypořádají s výpadkem GPS signálu nebo komunikace s pilotem, pro své mise GPS ani pilota vůbec nepotřebují. Tato unikátní schopnost českých autonomních dronů vzbuzuje zájem o projekty MRS v rámci dalších oborů i mimo hranice České republiky.*
Hana Tomášková
