Povídání o robotech

prof. Ing. Luděk Žalud, Ph.D.

Profesor technické kybernetiky, vědecký pracovník Luděk Žalud (45 let) působí ve výzkumné skupině Kybernetika pro materiálové vědy na CEITEC VUT – Central European Institute of Technology při Vysokém učení technickém v Brně, a také na FEKT VUT – Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií VUT, kde se věnuje robotice a jejímu vývoji. Luděk Žalud dále vede soukromou firmu (LTR s.r.o.) zabývající se robotikou, jejíž historie je spjata s Vysokým učením technickým v Brně. Se svým týmem pracuje na vývoji robotů, kteří mají v praxi plnit cíle nejvyšší – zachraňovat lidské životy v nepřístupných podmínkách nebo například pomáhat při diagnóze a léčbě nemocí. Profesor Žalud je autorem nebo spoluautorem řady českých a evropských patentů a průmyslových vzorů.

V roce 2003 vedl na mezinárodní soutěži Robocup Rescue League, který pořádala americká státní standardizační organizace NIST (National Institute of Standards and Technology), vývojový tým. Úkolem bylo vytvořit roboty, které projedou prostředím zřícených budov v reálném měřítku a které naleznou co nejvíce osob – figurín, jež simulovaly postižené osoby. Tyto figuríny se dovedly hýbat, vydávaly zvuky, emitovaly CO2 (simulace vydechování), vydávaly teplo. Roboty měly co nejlépe popsat stav a polohu těchto figurín. Ve velké mezinárodní konkurenci (USA, Japonsko, Německá republika apod.) tento tým z Vysokého učení technického v Brně vyhrál.

Luděk Žalud říká: „Mým mottem je dělat věci, které neskončí takzvaně v šuplíku, ale budou sloužit lidem, chránit jejich životy a zdraví.“

Váš tým úzce spolupracoval s Technickým muzeem v Brně na výstavě ROBOT2020. Co od vás na výstavě můžeme vidět?

Náš tým se snaží podporovat tuto výstavu co nejvíce, protože v tom vidíme možnost popularizovat robotiku, kterou se zabýváme již přibližně 20 let. Oblastí, ve kterých se snažíme Technickému muzeu v Brně pomáhat, je několik. První z nich jsou konzultace, kdy především profesor Šolc z našeho ústavu představil a upozornil na důležité milníky v historii robotiky. Já se zabývám spíše praktičtějšími věcmi. Na výstavu jsme zapůjčili několik exponátů. Především se jednalo o roboty pro průzkum oblastí člověku nebezpečných nebo nedostupných jako jsou roboty Orpheus nebo Morpheus, dále jsme připravili všesměrový podvozek a také jsme dělali dva všesměrové roboty speciálně pro tuto výstavu. Tento exponát jsme nazvali Stoletý dialog, kdy hodně starý humanoid z období Karla Čapka hovoří se současným strojem. Přičemž starý robot vůbec neví, co se za posledních sto let stalo ve vývoji robotů. Tak se i návštěvník dozví, jak se za posledních sto let robotika vyvíjela.

A jak dlouho jste na tom pracovali?

Výroba robotů a zařízení trvala déle než jeden rok.

Co vám dalo nejvíc práce?

Co se týče technických prací, tak rozhodně zdaleka nejsložitější je již zmiňovaný Stoletý dialog. Kdy vlastně dva různé roboty jsme vyvíjeli úplně od začátku včetně nadřazeného systému, který synchronizuje jejich pohyby, jejich rozhovor apod. To je exponát, který kompletně vznikl jen pro vaše muzeum. Ale obtížné bylo také domlouvání, jak výstava bude vypadat, jaké exponáty se tu objeví, komu se dá přednost a komu ne.

Váš nejoblíbenější exponát z této výstavy?

Já nenadržuji robotům.

A nějaký oříšek?

U toho Stoletého dialogu bylo oříšků hned několik. První problém byla lokalizace robotů. Druhým byla synchronizace pohybu apod. Pro diváka asi nejzajímavější jsou typy podvozků. U těchto robotů jsme použili tzv. všesměrové podvozky, a to ještě u každého záměrně jiný, aby návštěvníci viděli, jaké typy podvozků existují. To nám paradoxně tolik práce nedalo. Jedná se o záležitost, které se již nějakým způsobem věnujeme. Ale všechny nadřazené věci, kdy daný systém musí nějakým způsobem pracovat, aby mluvil, přehrával videa, aby vše bylo synchronizované s druhým robotem. To bylo poměrně složité.

Vývojem robotů a robotických systémů se váš tým zabývá již 18 let. Pro jaké oblasti jsou tyto roboty určeny?

Obecně děláme roboty pro oblasti, které jsou člověku nedostupné nebo nebezpečné čili roboty záchranáře, průzkumnou robotiku apod. Pokud bychom mluvili trošku šířeji tak je to tzv. field robotics nemodifikované oblasti, ve které může fungovat člověk a my si z ní vybrali ty nejsložitější – záchranné akce v případě nějakých neštěstí, průzkum pro vojenské účely apod.

Jak je to s využitím vašich robotů v praxi. Pomáhají již někde?

Máme obecně dvě řady strojů, jedny jsou pro civilní využití a jedny pro armádu. V obou oblastech se dá říct, že už jsou nasazovány i v praxi. Bohužel o některých aplikacích nemůžu mluvit, ale zajímavá aplikace je například ve využití v SURO – Státní ústav radiační ochrany, což je civilní subjekt, který zodpovídá mimo jiné za jadernou bezpečnost v České republice. A těm jsme dodali dva roboty, z nichž jeden by měl být schopen vyhledat tzv. ztracený radiační zdroj, neboli zdroj, který byl z nějakého důvodu ztracen nebo nalezen a neví se, jaký je jeho původ, jaká je jeho radiační intenzita, jaký je to izotop. Tento robot slouží k tomu, aby daný radiační zdroj vyhledal. Druhý robot slouží k odstranění radiačního zdroje a převezení do bezpečné schránky.

Co vás na robotice baví?

Robotika je multidisciplinární obor, ve kterém, pokud má robot dobře fungovat, musí být vyřešena určitá množina podúkolů a to tak, aby spolu vše bez problémů spolupracovalo. Tedy stroj musí být od samého počátku velmi dobře navržen, musí mít dobrý fyzikální základ, musí být elektricky i mechanicky dobře naprogramovaný. Pokud jediná z těchto věcí není udělaná dobře, celý výsledek nefunguje tak, jak má. Na robotice se mi líbí právě tahle multidisciplinarita.

Můžete krátce popsat proces vývoje robota včetně časové náročnosti?

To je velmi individuální. Záleží na tom, jestli se vyvíjí pro civilní sféru nebo armádní, jestli je pro výuku nebo pro výzkum apod. Pokud bychom vzali typický stroj, který by měl někomu sloužit, což znamená, že musí opravdu začít fungovat po zapnutí. Tak pak se jedná řádově o měsíce vývoje. Na začátku musí být rozvaha, kdy se určí použití a úloha stroje, také jaká jsou hlavní rizika. V současné době totiž není možné vyrobit zcela univerzální stroj. Takže se vždy musí vymezit množina úloh, které daný stroj musí řešit. Potom následuje vývoj, dále ověřování vlastností a zkoušky. Třeba u vojenských nebo průmyslových robotů jsou tyto věci jasně dané. Může nastat i situace, kdy zkoušky trvají déle než samotný vývoj. Pak následuje nasazení v praxi a servis.

Podařilo se vám v rámci vývoje jednoho konkrétního robota přijít i na jeho možná jiná využití?

Spíš je to naopak. Vyrobili jsme stroj a na základě jeho chyb jsme později vyvinuli odlišný typ, to je příklad robotů Orpheus a Morpheus. Projekt Orpheus je řada strojů, které vyvíjíme řekněme minimálně patnáct let. Používají se již v praxi a ve výzkumu a na základě této praxe máme zpětnou vazbu. Dozvěděli jsme se, co by bylo ještě potřeba vylepšit. Na základě toho vznikl robot Morpheus, který je přímo určený pro úlohy, kde jsou potřebné snímače. Typickým příkladem je měření radiace, které potřebuje například speciální snímače ionizujícího záření, jenž z principu musí být objemné, ale přitom by měly být kryté tělem robotu proti poškození. Robot Morpheus má uvnitř svého těla právě takový volný prostor.

Hodně se mluví o průmyslu 4.0, o čtvrté průmyslové revoluci a s tím související automatizaci průmyslu. Na jakou budoucnost se můžeme těšit? Budou roboty pro nás pracovat a my si budeme užívat nebo je zde na místě obava z toho, že roboty vezmou lidem práci?

V průmyslu 4.0 určitě můžeme předpokládat značný vývoj robotiky ve smyslu zvyšování inteligence robotů, zvyšování jejich univerzality. To proto, že na rozdíl od dřívějších představ, kdy se předpokládalo, že celé výrobní linky budou plně robotizované a člověk v průmyslu prakticky nebude mít místo, tak v dnešní době se začínáme vracet k tomu, že bude potřeba kooperace mezi roboty a lidmi a to klade na roboty značné nároky zejména z důvodů bezpečnosti. Takže v této oblasti předpokládám obrovský vývoj. Přestože již v dnešní době existují tzv. kolaborativní manipulátory a dají se i koupit, rozhodně to není dostatečné řešení pro většinu úloh. Jejich kolaborativita zase zpomaluje činnost těchto robotů, což má následně vliv na produktivitu práce celého podniku.

Je v dnešní době reálné, že by se roboty vzbouřily nebo přechytračily člověka?

Já jsem fanouškem sci-fi filmů a sci-fi románů, jako je například Terminátor. Z mého pohledu bychom tyto věci určitě řešit měli. Zatímco někteří kolegové tvrdí, že to, co teď vidíme, má ještě hodně daleko ke vzpourám robotů, podle mého názoru nevíme, jak daleko jsme od takového bodu zlomu, kdy se něco podobného může stát. Podle mě bychom tyto věci měli bezpodmínečně řešit již nyní.

V dnešní době se objevují 3D tiskárny, které tisknou nejenom různé pamlsky, ale i jídla. Už jste někdy ochutnal něco „upečeného“ v 3D tiskárně?

Zatím neochutnal, rád bych to vyzkoušel, dokonce jsem se snažil svůj tým přesvědčit, abychom takovou tiskárnu sestrojili pro demonstrační účely, ale nebyl jsem úspěšný. Asi jsem v týmu jediný, kdo má rád sladké.

Dneska ráno můj syn vyslovil přání, abych s ním zůstala doma, že za mě pošle do práce robota. Je to reálné?

Určitě to reálné je. Ale záleží na tom, jakou práci vykonáváte. Je řada činností, ve kterých robotika už dnes nahrazuje člověka. Tato situace trvá již desítky let. Dá se říct, že po celé toto období trvá obava z toho, že nám roboti budou brát práci. My na to říkáme, ano, berou nám práci, ale berou nám pouze tu, která nás nebaví, která je pro nás fyzicky náročná, opakující se, náročná na pozornost a nijak nás neobohacuje. Takže za mě, pokud nám stroje vezmou tuto práci a nechají nás dělat práci kreativnější, kde my budeme mít co vymýšlet, dělat něco nového, tak je to v pořádku.

Jak vy vidíte budoucnost ve vztahu člověk a robot?

Určitě se bude podstatným způsobem vyvíjet. Kromě technického vývoje, kdy stroje budou opravdu „inteligentní“, bude potřeba ve společnosti upravit i legislativu. S tím už začali například v Japonsku. Když uvedu příklad z tzv. autonomních automobilů, o kterých se teď hodně mluví. Do současnosti vlastně nebylo vyřešeno, jakým způsobem se bude nahlížet na případy, kdy při nehodě někdo zahyne. To jsou záležitosti, které před masivním nasazením robotických společníků, autonomních automobilů apod., budou muset být ošetřeny.

Webové stránky k výstavě: ROBOT2020.CZ