Doktorandi z FEL ČVUT postavili robota balancujícího na dvou nohách

Bude sloužit k výuce dynamického řízení, ve finále by měl zvládnout přeskakovat za jízdy překážky nebo skákat do schodů. Takto koncipovaný dynamický pohyb robota ještě nedávno patřil spíš do říše sci-fi.

Balančního robota SK8O kompletně navrhli a postavili doktorandi Martin Gurtner a Krištof Pučejdl z katedry řídicí techniky FEL ČVUT. Inspirovali se roboty společnosti Boston Dynamics a hlavně projektem Ascento, který v roce 2019 představil tým z univerzity ETH Zürich. Kromě samotné koncepce (tělo s dvěma nohama na kolečkách) má ale český robot zcela původní technologické řešení. Navzdory složitosti projektu trvaly jeho vývoj a konstrukce pouhé 3 měsíce od září do prosince 2020.

Zvládne postavit i pokročilý kutil

Robot SK8O zaujme propracovaným designem v modré barvě, přesto je většina mechanických součástí vytištěna na běžně dostupné 3D tiskárně. Jednou z jeho hlavních předností je právě otevřenost hardwarového řešení. Všechny součástky lze zakoupit v e-shopech pro elektrotechniky nebo vytisknout na modelářské 3D tiskárně. Pokud se tedy návodu chopí pokročilý kutil, bude schopen robota sestavit. Náklady na hardware, včetně materiálu do 3D tiskárny a výroby desek plošných spojů, činily přibližně 50 000 Kč.

Dynamický pohyb: neprobádané téma pro výzkum

K zajištění autonomního pohybu stačí robota osadit kamerami, GPS navigací, případně lidarem a dalšími senzory. To je z hlediska robotiky známá a poměrně jednoduchá úloha. Skutečným oříškem je však pohyb dynamický. V současnosti dokáže robot balancovat na různě natažených nohách, projíždět členitým prostorem s překážkami nebo poskočit na místě. „Švýcarský Ascento umí přeskakovat překážky za jízdy či skákat do schodů, což je násobně těžší úloha,“ říká Krištof Pučejdl. „Náš robot je pro tyto úkoly hardwarově vybavený, potřebný řídicí software a algoritmy budou ale tématem další práce studentů našeho studijního programu Kybernetika a robotika. Při tom dojde řada i na umělou inteligenci a numerickou optimalizaci.“ Mnoho aspektů dynamického pohybu přitom dosud není probádáno vůbec, a čeští doktorandi tak vstupují na zcela průkopnické pole.

Vyskákat do schodů… a co dál?

Balančního robota SK8O tedy čekají další měsíce softwarového vývoje, na jehož konci by měl zvládnout pokročilé dynamické funkce, jako je například skok do schodů. Vzhledem k nízkým výrobním nákladům se tým z katedry řídicí techniky chystá vyrobit hned několik kopií, které poslouží k univerzitní výuce a experimentům. Najde unikátní design nohou s kolečky, který nevymyslela ani příroda za miliony let vývoje, nakonec i nějaké praktické uplatnění? „Pokud jej vybavíte potřebnými doplňky, mohl by sloužit k doručování menších zásilek, k bezpečnostním kontrolám v budovách, jako robotický prezentér na konferencích nebo třeba jako číšník či asistent v kanceláři. Necháme se překvapit,“ usmívá se spoluautor robota Martin Gurtner z katedry řídicí techniky FEL ČVUT. Doktorandi nyní chtějí pozvat talentované studenty, aby se s nimi zapojili do dalšího vývoje tohoto robota a souvisejících experimentů.