asseco Aimtec murr

Robot, nejlepší přítel kosmonauta

Od prvních dnů letů na orbitální stanice se hledá způsob, jak maximálně usnadnit práci kosmonautům. Tedy jak co nejvíce ušetřit jejich čas, snížit stres a zvýšit produktivitu. Řešením mohou být robotičtí pomocníci. Ale…

 

Dostáváme se do začarovaného kruhu. Prostředí orbitálních stanic je plně uzpůsobeno (od rozměrů přes madla až po atmosféru) lidem. Takže jedinou použitelnou možností by byli humanoidní roboti, kteří ale nejsou příliš kladně přijímáni.
„Je to jen módní výstřelek a slepá vývojová ulička,“ nebere si servítky při hodnocení humanoidních robotů a jejich role při výzkumu vesmíru ruský kosmonaut Oleg Kotov. „Jako kosmonauti jim musíme věnovat mnohem více času, než nám budou schopni ušetřit.“ Je to jednoduché: Roboti prostě pracují poněkud jinak, než lidské tělo.

Kopírovat přírodu
Člověk je zkrátka tvor úžasný, přesto má svá omezení. Aktuálně trvale osídlená Mezinárodní kosmická stanice (ISS) je však plně uzpůsobena jemu. To ovšem přináší problémy právě pro robotické pomocníky. A tak vznikl v NASA projekt Robonaut.
Jeho nosná myšlenka byla prostá: Vytvořit robota, který bude moci pracovat společně s lidmi a využívat jejich zařízení. Musíme totiž konstatovat, že byť jsou humanoidní roboti vděčným objektem ve filmech, v praxi jsou silně nepraktičtí. Jejich funkčnost je podřízena tvaru lidského těla, a to není dobré třeba z hlediska těžiště, rozmístění senzorů, rozměrů jednotlivých komponent apod. Roboti totiž nejsou tak komplexní jako lidé, ale zpravidla jsou jednoúčeloví nebo úzce zaměření. Humanoidní robot se pak musí podřizovat předem danému (nepraktickému) tvaru namísto toho, aby se tvar podřídil účelu.
Proto dala vzniknout humanoidnímu robotovi až kosmická stanice. K její obsluze je totiž zapotřebí 2,5 osoby, stálá posádka je přitom sedmičlenná. Kdyby ale nějaký automatický univerzální pomocník mohl pomoci s drobnostmi, jako rutinní výměna filtrů, příprava nástrojů, chystání jídla apod., hned by se kosmonautům lépe dýchalo.

Velký skok pro roboty
Od února 2011 byl na ISS humanoidní robot Robonaut 2. Jeho ruka se může pohybovat rychlostí až 2 m/s a má nosnost (v podmínkách pozemské gravitace) 20 kg. Každý prst samostatně pak unese 2,5 kg. Jeho funkci monitoruje přes 350 senzorů a „mozek“ tvoří soustava 38 počítačových procesorů. Má výšku 102 cm a v „ramenou“ je široký 79 cm. Váží 150 kg.
Hlava robonauta obsahuje čtyři základní kamery (dvě spřažené do stereovize) a v oblasti úst je instalována infračervená kamera pro lepší prostorové vnímání. Hlava tak obsahuje jen optický systém. „Mozek“ robonauta je v „břiše“ a „plicích“, neb jinam by se prostě nevešel. I to ale dokládá, jak moc jsou konstruktéři omezováni proporcemi lidského těla.
Robonaut 2 byl poprvé aktivovaný v srpnu 2011, když kosmonauti otestovali jeho elektrické systémy a kamery v očích. Jak se objevilo na twitterovém účtu robota: „Elektronika vypadá dobře! Jeden malý krok pro člověka, jeden velký skok pro plecháče.“ A to přesto, že robot neuskutečnil žádný pohyb: Cílem aktivace byl jen test elektrických systémů.
K první ostré zkoušce došlo o dva měsíce později, kdy velitel kosmické stanice Mike Fossum provedl sérií testovacích pohybů. Šlo o důležitý mezník, neboť dosud se robot pohyboval jen v podmínkách pozemské gravitace. Byla to jeho premiéra v beztíži. V polovině února 2012 pak následující velitel stanice Dan Burbank uskutečnil historicky první potřesení rukou člověka a robota ve vesmíru. Poté se Robonaut 2 otočil na kameru a ve znakové řeči pozdravil: „Ahoj, světe!“
V roce 2018 se Robonaut 2 vrátil na Zemi k opravám a modernizaci, od té doby stále čeká na druhý let.

Robonaut pro Měsíc
Na podzim roku 2009 představili inženýři z Johnsonova kosmického střediska „projekt M“ (Millenium). Má jít o pokročilejší verzi robonauta, který by se mohl procházet po Měsíci. Název Milénium je odvozený od skutečnosti, že jeho tvůrci tvrdí, že po schválení k realizaci jsou schopni zařízení vyslat na Měsíc za tisíc dní.
Do budoucna slibují inženýři i vizionáři, že se robonauti „rozlezou“ po celé sluneční soustavě. Že se vydají tam, kde je to pro lidi nebezpečné, kde panují extrémní teploty a radiace. Že budou opravovat družice, asistovat kosmonautům... Dobře se to sice poslouchá, ale jsme zpátky u problému už výše uvedeného: Robot v humanoidní podobě se musí podřídit tělu, ne účelu. Praktičtější vždy bude vyslat třeba na Mars čtyřkolový kompaktní stroj, než robota na nohách s relativně vratkou stabilitou – navíc vzniká problémem chlazení či zahřívání relativně tenkých končetin a tisíc podobných výzev.

Po robotech touží všichni
V japonském segmentu ISS v letech 2013 až 2015 pracoval robot Kirobo. Ten ale ze všech nejvíc připomínal dětskou hračku, protože měl výšku pouhých 34 cm. Nevykonával žádnou fyzickou práci, ale pomáhal řešit sociální problémy kosmonautů skrze komunikaci. Kosmonautům zkrátka dělal společnost a konverzoval s nimi na dlouhých cestách. Jeho nejvýznamnějšími prvky jsou rozpoznávání hlasu a tváří stejně jako rozpoznávání emocí. Robot tak byl schopen rozpoznat náladu kosmonauta a adekvátním způsobem reagovat na rozladění, bezradnost nebo i radost.
V roce 2019 navštívil na několik týdnů ISS také ruský humanoidní robot Skybot F-850 alias FEDOR (Final Experimental Demonstration Object Research). Robot byl vytvořený tak, aby replikoval pohyby operátora, který si za tímto účelem nasazuje speciální exoskelet s čidly pohybu.
Na zemi dosáhli roboti řady Skybot zajímavých výsledků: Zvedají závaží, řídí automobily a jsou schopní obsluhovat zbraně. Kosmonauti na ISS robota s výškou 1,8 m a hmotností 160 kg oživili – jeden ho monitoroval, druhý pak z jiného modulu pomocí exoskeletu ovládal. FEDOR postupně bral do rukou nářadí (šroubovák, klíč apod.), propojoval elektrické konektory, vzal do ruky elektrickou vrtačku a zapnul ji. Na závěr práce si „utřel“ ruce ručníkem. Po několikatýdenním pobytu na ISS se vrátil na Zemi, o dalším osudu projektu nejsou k dispozici informace.

Není robot jako robot
Nejnovějším robotickým pomocníkem na ISS je robot CIMON (Crew Interactive Mobile Companion). Jeho tvůrci opustili pokusy o humanoidní tvar a dali důraz na praktickou stránku věci. CIMON má v přední části LCD displej a dvojici kamer. Další kameru má pro rozpoznávání obličeje a dvě boční pro videodokumentaci. Sedm mikrofonů slouží k zaměření zdroje zvuku, aby vůči němu mohl zaujmout správnou polohu. Jeden pak zajišťuje rozpoznávání hlasu. Pohyb mu umožňuje 14 ventilátorů. Akumulátory vydrží dvě hodiny provozu, po nich se CIMON sám vrací k dobíjecí stanici. Pracuje v prostředí Ubuntu, přičemž má schopnost vnímat a vyjadřovat se v přirozeném jazyce (Natural Language Capability), která vychází z technologie IBM Watson.
Primárním cílem robota je zjednodušit práci astronautů a redukovat jejich stres. Technicky by se dalo říct, že jde o bezdotykovou databázi, počítač a kameru. A to vše s hlasovým ovládáním. Aby začal plnit úkoly, musí se nejdříve příslušným příkazem „probudit“, aby se zabránilo špatné interpretaci informací, která by mu nebyla určena. Pak se ovšem CIMON stává milým společníkem a úkoly občas komentuje. Třeba když ho kosmonaut požádá o zahrání oblíbené písničky, přisadí si, že ji má taky rád. Kosmonautům každopádně pomáhá připomenout, kde co je. Ukládá do sebe potřebné informace. Krok za krokem je provází některými úkony. Zvládá vyřizovat vzkazy mezi jednotlivými členy posádky, je schopen pořídit fotografii vybraného místa a vrátit se s ní zpět. A pokud se stane, že nepochopí smysl úkolu, omluví se: „Sorry, jsem jenom robot. Nechápu všechno, o čem mluvíš.“
Na LCD displeji může být při komunikaci zobrazena tvář mužská, ženská či neutrální. CIMON může reagovat očima, úsměvem nebo dokonce pokýváním celé „hlavy“ (tedy koule). Dokáže i následovat kosmonauta. A pokud je požádán: „Otevři ty dveře!“ odpoví: „Obávám se, že to nemohu udělat.“ (Odkaz na film 2001: Kosmická odysea).
CIMON je vyvíjený od srpna 2016. První CIMON-1 se vydal na ISS v červnu 2018, v srpnu 2019 se vrátil zpět na Zemi. Už v prosinci téhož roku zaujala jeho místo modernizovaná verze CIMON-2 s prodlouženou životností, vylepšenou stabilitou, vyšší inteligencí a obecně schopností provádět komplexnější operace.
Možná jsou humanoidní roboti skutečně slepou vývojovou uličkou. Nicméně robotickým asistentům obecně budoucnost bezesporu patří.

Tomáš Přibyl, Pavel Řezníček
Foto: DLR, JAXA, NASA, Roskosmos

 
Publikováno: 4. 6. 2022 | Počet zobrazení: 546 článek mě zaujal 107
Zaujal Vás tento článek?
Ano