Luděk Žalud, René Kizek: Vyvíjíme unikátní robotická zařízení pro mírové účely

Share on email
E-mail
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
POZOR, zobrazili jste si článek z archivu našeho původního webu. Tento článek může obsahovat zastaralé informace a technické vady (chybějící obrázky, nesprávné formátování textu atd.).

Unikátní robot Orpheus, který vznikl pro potřeby armády, může sloužit také mírovým účelům. Díky nové technologii, vyvinuté vědci zapojenými do projektu CEITEC, umí detekovat přítomnost těžkých kovů v životním prostředí. Zeptali jsme se na několik informací Luďka Žaluda a René Kizeka, kteří stáli u zrodu i realizace celého projektu.

Luděk Žalud je vědeckým pracovníkem Středoevropského technologického institutu na Vysokém učení technickém v Brně. Pracuje na pozici docenta na Fakultě elektrotechnicky a komunikačních technologií v Ústavu automatizace a měřící techniky.

René Kizek je vědeckým pracovníkem Středoevropského technologického institutu na Vysokém učení technickém v Brně. Jeho zaměření je na submikronové systémy a nanosoučástky.

[Průmysl.cz] Vyvinuli jste unikátní zařízení, které bude sloužit jako pomocník pro záchranáře, vodohospodáře či metrology. Jaké to ve vás vzbuzuje pocity?

[Luděk Žalud] Z našeho pohledu jde o další z řady strojů, které jsme vyvinuli, a u nichž jsme měli pocit, že by mohly pomáhat lidem, chránit jejich zdraví a životy. Takové stroje však mají smysl pouze tehdy, když jsou skutečně prakticky využívány. To je však bohužel zcela jiná kapitola než samotný vývoj a podle našich dosavadních zkušeností v našich podmínkách nestačí představit pouze dobře fungující stroj. Zavedení takto progresivních technologií má řadu specifik, se kterými jako technici nemáme zkušenosti. Jako typický problém je možné uvést samotný fakt robotizace záchranných a průzkumných činností. Ačkoli je většině lidí jasné, že je mnoho bezpečnostních aplikací, ve kterých je výhodné a především bezpečné místo člověka do akce poslat dálkově ovládaný stroj, je pro nás velmi obtížné přesvědčit příslušné zodpovědné osoby ke spolupráci, případně zvážení pořízení takového zařízení. Často se setkáváme s nepochopením úlohy dálkových průzkumných prostředků, strachem o ztrátu pracovních pozic, boji mezi jednotlivými složkami, ale také naopak s naprosto nereálnými očekáváními a požadavky daleko za současnými technologickými možnostmi. Další možností vývoje takových zařízení je spolupráce napříč vědními obory, a proto nás velmi těší navázaná spolupráce s týmem profesora Kizeka, díky které máme další možné aplikace a rovněž množství potenciálních uživatelů.

[René Kizek] V našich laboratořích se dlouhodobě zabýváme možnostmi senzorových technologií pro detekci iontů těžkých kovů v životním prostředí a dalších biologických vzorků. Pro takové úkoly jsou vhodné elektrochemické metody (mají dostatečnou citlivost a především celý systém je možné dramaticky miniaturizovat). Z tohoto pohledu byl již snadný krok k propojení robota a elektrochemického detektoru.

Unikátní robotické zařízení bude sloužit i pro mírové účely.

Plánujete vystavovat na mezinárodních konferencích, výstavách a seminářích? Jestli ano, kde bude možné robotické zařízení vidět v nebližší době?

[Luděk Žalud] Naše roboty se již od roku 2003 snažíme prezentovat jak odborné, tak laické veřejnosti. Namátkou je možné uvést několik veletrhů MSV, Invex, IDET, dále mezinárodní sympozia, ale i populární akce typu Den vědců, Noc vědců, apod. řádově jde dlouhodobě o deset akcí ročně. Dále máme na našem ústavu (ÚAMT FEKT VUT v Brně) pravidelně několik dní otevřených dveří, takže myslím, že naši práci prezentujeme v rámci možností dostatečně. Nepříjemné však je, že některé typy robotů, které vyvíjíme, máme od zadavatelů zakázáno prezentovat i v řádu let, včetně odborných publikací, což je pro nás jako výzkumnou organizaci nepříjemný problém. Nicméně platforma Orpheus HOPE je prozatím čistě náš projekt financovaný ze zdrojů obou univerzit, a proto jsme námi nově modifikovanou platformu prezentovali na 13. pracovním setkání fyzikálních chemiků a elektrochemiků a na tiskové konferenci u příležitosti Světového dne životního prostředí.

Jak dlouho probíhal vývoj unikátního robotického zařízení Orpheus a kolik členů se na vývoji a konstrukci podílelo?

[Luděk Žalud] Platformu Orpheus vyvíjíme s různou intenzitou již od roku 2006. Vývoj každého nového typu nám zabere přibližně půl roku. Jakmile je hotový prototyp, záleží na tom, pro jaký účel je platforma určena. Pro určitého zákazníka například musí stroj projít velmi náročnými zkouškami, které nám v jednom případě zabraly delší dobu než samotný vývoj. V případě nejnovějšího typu Orpheus-X3, který je určen čistě pro výzkum, naopak žádné další práce nejsou potřeba, a stroj můžeme okamžitě používat. U prototypu nyní prezentovaného robotu Orpheus-HOPE byla pro nás situace nejjednodušší, neboť jsme měli k dispozici prototyp námi již dříve vyvinutého robotu, takže samotná modifikace pro demonstraci měření těžkých kovů zabrala po přesné specifikaci přibližně dva měsíce. Na celé platformě pracují až na drobné výjimky pouze čtyři lidé z ÚAMT FEKT VUT v Brně, nyní zapojení do CEITEC. Vlastní vývoj detekčního systému nebyl zvlášť náročný. Soustředil se především do oblasti přesnější identifikace polohy detekčního čidla při manipulaci s robotickým ramenem. Výrazně složitější situace nastává při navrhování vlastní elektrochemické detekční metody. Zde je potřebné sledovat řadu parametrů, které určení koncentrace analyzovaného kovu ovlivňují. Nemůžeme opomenout i vlastní elektrochemická čidla, jejichž vývoj a modifikace je pro takové účely často nezbytný. Vývoj v této oblasti také neustává a soustřeďuje se na modifikace elektrody nanomateriály, které zlepšují senzitivitu a selektivitu vlastního stanovení.

Na jakém principu robot detekuje těžké kovy v ovzduší, v půdě i vodě?

[René Kizek] Vlastní detekce běžně se vyskytujících iontů těžkých kovů (kadmium, měď, zinek, olovo) je poměrně jednoduchý proces a vychází z oxidace či redukce samotných iontů kovů. Tato změna se zaznamená a zobrazí v podobě sledované fyzikální veličiny, jejíž intenzita je přímo úměrná koncentraci sledovaného iontu těžkého kovu. Námi navrhované senzory jsou aplikovány pro analýzu vodného prostředí, kde fungují velmi dobře a poměrně spolehlivě. Pro určení koncentrace v jiných prostředích je proces komplikovanější a je potřebné jednotlivé složky převést do vodného prostředí (jak vzorek z ovzduší, tak z půdy). Jsou však k dispozici i další typy elektrochemických senzorů pro různé plyny.

Obsahuje konstrukce robota např. termovizní zařízení pro vyhledávání osob? Nebo jakým alternativním způsobem bude zajištěno vyhledávání osob v sutinách?

[Luděk Žalud] Nyní představený robot je pouhý demonstrátor pro tzv. ověření konceptu – vznikl tedy především za účelem provedení experimentů. Největším problémem z hlediska robotického bylo zajištění bezpečného a velmi přesného zanoření sondy pro měření kontaminace kapalin, což byla výzva, kterou se nám podařilo z velké části překonat. Již od počátku vývoje plánujeme verzi s pracovním označením Orpheus-HOPE2. Tento robot bude obsahovat velkou řadu novinek. Především bude postaven na mnohem rychlejší a výkonnější platformě, z hlediska chemického bude obsahovat zcela odlišný systém pro detekci těžkých kovů, a rovněž by měl být vybaven námi vyvinutou hlavicí s termovizními kamerami, kvalitními barevnými kamerami a dálkoměrnou kamerou. Tato hlavice je v již asi půl roku vyvíjena jako součást průzkumného robotu Orpheus-X3 a i přesto, že ještě nemáme plně funkční všechny potřebné algoritmy, věříme, že bude brzy prakticky použitelná. Díky této hlavici bude možné rozšířit portfolio možných misí robotu právě i o velmi účinné vyhledávání osob v širokém spektru různých prostředí. Systém umožní velmi dobrou orientaci operátora prakticky v libovolných podmínkách z hlediska viditelnosti, tedy v prachu, kouři, mlze, úplně tmě či naopak ostrých protisvětlech. To vše bude fungovat automaticky, v reálném čase, při současném zvýraznění žijících osob na základě jejich tělesné teploty. Operátor navíc bude mít k dispozici informaci o reálných rozměrech okolních rozměrů, systém mu dokonce vyznačí místa, kudy robot může projet. Hlavním problémem v současné době je nedostatek finančních prostředků pro výrobu prototypu.

Víceúčelové robotické zařízení si poradí i s většími překážkami.

Jakou konstrukci a materiálové vlastnosti má robot, když bude využíván při hašení požárů nebo v zamořeném území?

[Luděk Žalud] Naše skupina má již z minulosti značné zkušenosti s tvorbou odolných mobilních robotů. Pro samotné tělo a většinu částí je použita slitina z lehkých kovů, robot dále může být pokryt speciálním chemicky odolným povrchem. Platforma Orpheus je od počátku vyvíjena jako voděodolná až vodotěsná, odolná kontaminaci a snadno dekontaminovatelná. Pracovní rozsah teplot je přibližně od -35 do +60 stupňů Celsia. Systém nemá vlastní aktivní chlazení, není tedy v této podobě určen pro dlouhodobý provoz v otevřeném ohni. Je však možné a otestované se v ohni krátkodobě pohybovat (rychlý průjezd) s tím, že robot může pokračovat v jízdě i pokud přijde o pneumatiky.

Jak je zabezpečena dekontaminace robotického zařízení?

[Luděk Žalud] Robot je připraven na dekontaminaci pomocí běžně používaných dekontaminačních roztoků jak v dekontaminační sprše, tak pro ruční dekontaminaci.

Jakým směrem plánujete další vývoj robotického zařízení?

[Luděk Žalud] V současnosti pracujeme velmi intenzivně na již zmiňované verzi Orpheus-X3 určené především pro průzkum neznámých oblastí a vyhledávání osob. Dále, v rámci spolupráce v rámci CEITEC se skupinou prof. Kizeka, připravujeme již zmíněný Orpheus-HOPE2, kde však máme prozatím problémy s financováním projektu. Přesto je naší snahou platformu vyvíjet dále. Navržená platforma by měla být schopná monitorovat prostředí co nejvíce podrobně. Chceme se pokusit robota osadit i řadou dalších senzorů (meteorologické parametry). Takto upravený robot bude schopen sledovat prostředí v dosahu kolem jednoho kilometru. Dále v současnosti vyvíjíme vlastní létající čtyřvrtulové roboty, robot pro jízdu uvnitř budov (zdolávání schodů) a konečně robot pro přesné mapování prostředí v reálném čase. Práce tedy máme rozhodně dost, problém však vidím s praktickým uplatněním těchto technologií v naší republice, kde podle mého názoru je bezpečnostní situace zoufale nekoordinovaná a obvykle se řeší tzv. „až se něco stane“.

Share on email
E-mail
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn

Mohlo by vás zajímat...