Robot musí pomáhat a nesmí ublížit

V MEZINÁRODNÍM PROJEKTU ZKOUMAJÍCÍM INTERAKCE ČLOVĚKA A STROJE SPOJILY SÍLY UNIVERZITY ZE ČTYŘ ZEMÍ. O PRAVIDLECH INTERAKCE MEZI ČLOVĚKEM A STROJEM JSME HOVOŘILI S JANEM KOPRNICKÝM Z FAKULTY MECHATRONIKY, INFORMATIKY A MEZIOBOROVÝCH STUDIÍ TECHNICKÉ UNIVERZITY V LIBERCI, KTERÁ SE NA PROJEKTU PODÍLÍ.

Technická univerzita v Liberci se zapojila do mezinárodního projektu „Výzkumu a vývoje senzitivních robotických systémů spolupracujících s člověkem s využitím výhod aditivní výroby (R2P2)“. Můžete nám tento projekt přiblížit?
Tříletý projekt je financován z evropského programu Horizont 2020 a zapojily se do něj univerzity čtyř zemí. Dvě francouzské univerzity: Institut national polytechnique de Toulouse a Université Toulouse III – Paul Sabatier (UPS), španělská Mondragon Goi Eskola Politeknikoa Jose Maria Arizmendiarrieta, S.Coop a dánská Aalborg Universitet. Zaměřujeme se na interakci člověk–stroj. Základními pilíři projektu jsou robotika v průmyslové výrobě, fyzioterapeutické a rehabilitační robotické systémy a tzv. aditivní technologie, tedy 3D tisk, zejména jako technologický postup pro tvorbu chytrých pomůcek vytvářených uživatelům na míru. Pod interakcí člověka a stroje chápeme vliv robotických systémů na živé organismy a naopak. Nejedná se však jen o robotické systémy, které se hýbají nebo se podobají člověku. Může to být i nějaký autonomní systém – třeba osvětlení. Vlivem osvětlovacích systémů na člověka a kamerovým viděním se zabývají francouzští kolegové. Řeší mimo jiné působení osvětlovací techniky na člověka – například její intenzity a intervalů při blikání na lidský zrak. Kolegové z dánské a španělské univerzity pracují v oblasti senzorických a robotických systémů. Na dánské univerzitě se zkoumá, jak společná práce s robotem ovlivňuje lidskou psychiku.

Hovořili jsme spolu v této souvislosti o kolaborativních robotech. Co si máme pod tím pojmem představit?
Kolaborativní roboty – tzv. koboty – jsou schopné spolupracovat s jinými roboty podobných nebo různých architektur nebo i s lidskými operátory, na plnění společného úkolu. Kolaborativní robot nemá nahradit člověka, ale má s ním spolupracovat. Ve firmách často používají samostatně pracující konvenční průmyslové roboty a čím dál častěji i právě koboty. Slouží k tomu, aby pracovaly po boku lidí ve výrobě, přičemž mají převzít hlavně obtížné operace.

Dříve byly roboty z bezpečnostních důvodů odděleny od lidí různými zábranami. Dnes je třeba, aby byly schopny pracovat mezi lidmi v určitém prostoru bez klecí a zábran vymezujících jejich pracovní prostor. Tedy aby reagovaly na překážky, neublížily lidem a samy se nepoškodily. Jedná se o tzv. „měkké řízení“. To znamená, že robot musí udělat určitou, třeba i velmi těžkou operaci, ale musí se zastavit nebo změnit dráhu, pokud mu do dráhy vstoupí člověk nebo pokud se objeví nečekaná překážka. Kolaborativní nebo také kooperativní roboty jsou svým způsobem citlivé, umějí zpomalit, aby nenarazily do překážky, a pohybují se tak, aby neublížily svému lidskému spolupracovníkovi. To je moderní trend nasazování robotů a robotických systémů.

Čím konkrétně se zabýváte vy osobně?
Zabývám se senzitivní robotikou. Zajímá mě použití technologie 3D tisku pro vytvoření robotických ramen, robotických soustav či robotických rukou. S tím souvisí řešení otázky, jak se má takový robotický systém spojit s člověkem. Jako řídicí systém lze využít snímače elektroniky, kterou každý nosí u sebe – třeba mobilní telefony nebo různá chytrá elektronická nositelná zařízení. Takové snímače, které snímají světlo, vibrace nebo různé biologické signály, mohou z lidského těla získat informaci, která pak může sloužit jako řídicí povel pro robotický systém třeba v chytré ortéze pro končetiny. Data je tedy možné nějakým způsobem analyzovat a posílat do robotického systému.

Vy už máte v této oblasti určité zkušenosti?
Ano, sleduji projekty, které se zabývají aktivní protetikou. Na naší fakultě jsme s tím začali v roce 2015, když student student Petr Najman sestrojil podle japonského open-source projektu Hackberry robotickou, bionickou ruku poháněnou třemi servomotory.

To u nás vyvolalo velký zájem o chytré protézy. Je to produkt velice personifikovaný a poměrně drahý. Vždyť protéza s jedním motorem, která se komerčně zatím vyrábí standardními technologiemi obrábění, stojí okolo 300 tisíc korun. A přesto si je lidé kupují, protože bez rukou se žije těžce.

Intenzivnější využití 3D tisku v této oblasti by přineslo mimo jiné i výrazné zlevnění a nové možnosti, protože 3D tiskárna může vytisknout kompletně protetický systém na míru a v relativně krátkém čase.

Využitím 3D tisku v protetice či ortotice se zabývají vědecké, komerční i dobrovolnické týmy napříč celým světem. Se studenty tuto problematiku sledujeme a snažíme se být v kontaktu s novými technologiemi 3D tisku i s technologiemi nositelných zařízení. Monitorujeme snahy vše propojit ve funkční robotický, mechatronický systém a aktivně se do toho procesu zapojujeme, aby se studenti naučili pracovat s pokročilými technologiemi a dokázali změnit konzervativní způsob myšlení při návrhu systému.