Hlavní navigace

Čech uspěl v soutěži NASA. Naprogramoval, jak mohou autonomní roboti těžit na Měsíci

14. 10. 2021
Doba čtení: 4 minuty

Sdílet

 Autor: NASA
Češi mají další robotický úspěch v soutěžích amerických státních organizací. František Brabec skončil druhý v klání NASA.

Česká republika zaznamenala další mezinárodní úspěch v robotice, tentokrát v rámci jejího nasazení ve vesmíru. František Brabec z jednočlenného týmu Robotika in Space získal druhé místo v soutěži NASA Space Robotics Challenge. Odnesl si za to 125 tisíc dolarů (video z předávání cen). Částku chce z větší části investovat do rozvoje společnosti Robotika International, kde působí.

V soutěži pořádané americkou vesmírnou agenturou NASA se utkaly desítky týmů složených z odborníků na počítače, robotiku a letectví. Brabec se na stupních vítězů objevil jako jediný jednočlenný tým. Vítězné družstvo Olympus Mons z Barcelony mělo sedm členů, třetí tým čítal rovnou čtyřicet studentů a zaměstnanců University of Adelaide z Austrálie.

NASA celkově sedmi týmům rozdělila částku 535 tisíc dolarů. Kromě již zmíněných vítězů byly odměněny skupiny z New Yorku, Massachusetts, Morgantownu a Severní Karolíny. Space Robotics Challenge se konala už podruhé, první výzva skončila v roce 2017.

„Soutěž NASA Space Robotics Challenge byla výzvou kvalifikovaným týmům, aby vyvinuly softwarové řešení, které by umožnilo více robotům pracovat autonomně na povrchu Měsíce a hledat, těžit a přepravovat důležité suroviny. Ty astronauti budou potřebovat při misích spoléhajících na využití lunárních zdrojů (In-Situ Resource Utilization – ISRU),“ shrnuje Brabec. Roboti měli získané suroviny dopravit do měsíční základny.

Šest robotů po dvou

„Týmy získaly body podle toho, jak úspěšně jejich sestava robotů provedla požadované úkoly ve stanoveném časovém období, když se pohybovaly po měsíčním povrchu, pod nímž byly ukryty suroviny, které měly být těženy. Potenciálních nástrah bylo nespočet: krátery a kopce bylo třeba objíždět nebo přejíždět opatrně, jinak hrozilo, že se robot převrátí; k doplnění ubývající energie bylo zapotřebí včasných návratů do dobíjecí stanice; mapování polohy a komunikace mezi roboty musely být dostatečně přesné, jinak by nedošlo k nezbytné týmové spolupráci; a předávání surovin mezi roboty muselo zajistit, aby se při přepravě nic neztratilo,“ navazuje Brabec.

Soutěž probíhala v simulátoru měsíčního prostředí. Na konkrétní podobu se lze podívat na přiloženém videu. Brabec použil šest robotů, tři typy po dvou. Šlo o modely scout pro detekci surovin pod povrchem měsíce, excavator pro vykopávání a hauler pro odvoz.

Specifikem soutěže NASA bylo využití robotů v místě, kde neexistují tradiční lokalizační technologie jako GPS. Na stroje rovněž působila snížená gravitace, fungovaly v neznámém terénu, chyběl lidský operátor na podporu nebo zálohu robotické činnosti. Aplikace autonomních operací se tak lišila od toho, co se v této oblasti dnes běžně zkoumá, tedy samořídicí auta nebo automatizované sklady.

Roboti mimo jiné byli pro potřeby navigace a dalších operací vybaveni stereokamerou a senzorem LIDAR. Kombinace informací z těchto zdrojů se použila pro volbu trajektorie, vyhýbání se překážkám a podobně.

Robotický softwarový stack byl postaven na ROS systému Noteic, který běžel pod Ubuntu Linuxem 20.04. Pro zpracování obrazových dat a počítačové vidění se používaly knihovny od společnosti Nvidia. Podrobnější technické informace jsou k dispozici v tomto dokumentu (PDF), případně pod článkem.

Autonomní operace na Měsíci jsou možné

„Roboti objevili a vykopali polovinu simulovaného povrchu. Pro objevení zdrojů cestovali v půlkruhových vzorcích. Když scout zdroj nalezl, dal signál modelům excavator a hauler k získání a přepravě,“ shrnuje NASA Brabcovo počínání.

Podle Brabce bylo nejtěžším problémem pohybovat se se všemi roboty se stoprocentní spolehlivostí. „Vyžadovalo to naprosto spolehlivou detekci překážek a plánování pohybu okolo nich, aniž by se tím omezovala funkčnost robotů, například vyhýbáním se zbytečně velkým oblastem, což by snižovalo efektivnost robotů při detekci a těžbě, a tedy i celého řešení,“ uvádí Brabec.

„Myšlenky a řešení, které vzešly z této soutěže, dokázaly NASA, že autonomní operace v měsíčních podmínkách jsou možné. To pomůže úspěchu budoucích misí na Měsíc a posléze i na další nebeská tělesa. Současně mohou být tyto pokroky užitečné i zde na Zemi, v neprozkoumaném nebo nebezpečném prostředí a v průmyslu, v reakci na katastrofy a při vojenských aplikacích,“ popisuje Brabec.

Brabec vystudoval Univerzitu Karlovu a posléze získal doktorát na University of Maryland – College Park. V letech 2018 až 2021 se účastnil podobné soutěže, a sice DARPA Subterranean Challenge. Ta se zaměřuje na spolupráci robotů při záchranářských akcích například v dolech. V klání pořádané agenturou DARPA spadající pod americké ministerstvo obrany se několikrát podařilo uspět ČVUT, v posledním ročníku škola skončila druhá a šestá.

Brabec a jeho tým nyní pracují na vývoji modulárního systému autonomního řízení, jenž má nabídnout možnosti samořízení již existujícím strojům.

MKT nástroje 2 tip

Konkrétně jde o softwarovou platformu, která poslouží jako základ pro modifikaci již fungujícího pojízdného systému. Může jít o zemědělský stroj, vozidlo používané ve skladu a tak dále. „Pokud zákazník přijde s poptávkou zautomatizovat nějaký stroj, budeme schopní použít software jako základ. Pro konverzi konkrétního stroje na samořídicí už bude potřeba jen integrační práce, ne vývoj softwaru od začátku,“ nastiňuje Brabec.

František Brabec a Robotika... by Tajne Jmeno

Autor článku

Reportér serveru Lupa.cz, dříve redaktor deníku E15, týdeníku Euro a webu Connect.cz. O technologiích píše také do zahraničních médií.