Roboti ČVUT v jeskyni Býčí skála

Autonomní roboti na Býčí skále

V přilehlém okolí a uvnitř jeskyně Býčí skála proběhnul ve dnech 20. -24. července 2020 kemp vývojářských týmů z Českého vysokého učení technického (ČVUT). Členové katedry kybernetiky a katedry počítačů zdokonalovali své kolové, pásové a kráčející roboty a létající drony při jejich pohybu neznámými podzemními prostorami. Celá akce byla aktivitou v rámci výzkumného úkolu DARPA Sub-T zastřešenou Centrem robotiky a autonomních systémů (CRAS) Českého vysokého učení technického v Praze.

DARPA je agentura amerického ministerstva obrany pro pokročilý obranný výzkum (Defense Advanced Research Projects Agency) s ročním rozpočtem více jak 3 miliardy USD.

Projekt DARPA Subterranean Challenge (SubT CHallenge) je zaměřený na průlomové technologie v oblasti národní bezpečnosti, jehož hlavní doménou jsou podzemní prostory městského podzemí, tunelů a jeskyní. Mezi hlavní cíle projektu patří návrh autonomních systémů pro průstup neznámým prostředím, tvorbu mapových výstupů a detekci přítomnosti osob nebo předmětů v prozkoumávaném podzemí. Týmy MRS, VRAS a AiCenter získaly pod hlavičkou CTU-CRAS-NORLAB v únoru 2020 první místo mezi samostatně financovanými týmy a třetí místo v celkovém pořadí.  Češi obstáli v  konkurenci týmů světoznámých univerzit, jako MIT nebo CalTech a pro svoji další práci získali cenu 500 000 USD.

Smyslem kempu uskutečněného v prostředí Býčí skály byl další rozvoj schopností robotů se zaměřením na jeskynní prostředí. Cílem bylo testování nově instalovaných sensorů, získávání a vyhodnocování dat a další učení robotů ve specifických podmínkách. Část účastníků bydlela v penzionu ve Křtinách, ovšem mnozí využili pohostinnosti býčiskalské základny a nejotrlejší dokonce přespali pod širákem.

Hexapod s hlavou plnou sensorů ještě před tím, než si umaže všech 6 končetin.

Ladění software a učení systémů probíhalo na louce před Býčí skálou, ostré testování se odehrávalo v hlavní chodbě jeskyně Býčí skála. Testovací polygon vedl až za Šenkův sifon do Velké síně. Jedním z úkolů bylo rozeznávání artefaktů při pohybu podzemím, jako například ležící nehybná osoba, batoh, přilba, mobilní telefon nebo horolezecké lano.

Na stole pod přístřeškem u jeskyňářské základny ve tvaru hříbku byla vysoká koncentrace notebooků, kávy a sladkostí. Vývojáři ladili hexapod, což je šestinohá kráčející robota, s tělem kompletně vytištěným na 3D tiskárně. Hexapod je osázený celou řadou sensorů pro stereoskopické vidění, měření vzdálenosti, mapování podzemí a snímání terénu pro další průstup jeskyní. Na displejích notebooků svítily v Linuxu konzole Robot operating system a kolem jednoho systému naplno fungovali až 4 programátoři současně. Mapování a vše co je výpočetně náročné běželo na NVIDIA Jetson Nano případně Jetson TX, u dronů na Jetson XAVIER. Neuronová síť YOLO prováděla klasifikaci objektů z dat získaných ze sensorů umístěných na dronech a UGV. Po odladění se hexapod vydal na výlet do jeskyně po vlastních nohou, drony odlétly a kolová a pásová vozidla se sunula s charakterickým vrčením.

Z pohledu jeskyňáře se některá zařízení jevila až příliš zranitelná, vzhledem k agresivitě prostředí v podzemí. Hexapodu se bořily špičaté konce kráčejících končetin a tak se vrátil na světlo umazaný po kolena, jako pravý jeskyňář. Vše je ale otázka škálování, jak prohlásili jeho operátoři.

Vozítko na platformě Clearpath Robotics se vydává do Šenkova sifonu v Býčí skále.

Kolovému vozidlu Husky (bezpilotní pozemní vozidlo UGV na operačním systému Robot Operating System (ROS)) zadělaly na problém schody u Šenkova sifonu s vysokým stoupáním a drolivým písčitým sedimentem. Vozidlo bylo masivně nasvícené obvodovými LED pásy, i přesto v rozlehlých prostorách tmavých vápencových chodeb nedohlédnul Husky dostatečně daleko. Mimo jiné je však vybaven také radarem. Pro mapování v prostoru pomcí lidaru umístěného na věžičce vozidla se používaly technologie 3D SLAM  nebo LOAM (LIDAR odometry and Mapping). 

Autonomní vozidlo Husky UGV v jeskyni Býčí skála.

Drony běží na platformě Pixhawk  s PX4 nebo ArduPilot autopilotem. Jedna autonomní drona nezvládla při průzkumu vertikální průlet komínem a roztříštila se o stěny. To všechno ale k vývoji patří a zejména u autonomních systémů se s podobnými problémy musí počítat. O vtipné vystoupení se postaralo pásové UAV, které se ve svahu hlasitě „rozčilovalo“ hlasem Stephena Hawkinga :“calibrating system… reseting systems… calibrating…“ Nakonec si ale vozidlo poradilo aktivními pásovými ploutvemi, které mu umožňují pádlovat v terénu obdobně jako želvě obrovské.

Byl příjemný zážitek zblízka sledovat tým, který obstojí v celosvětové konkurenci a podiskutovat s opravdovými nadšenci o použitých sensorech a technologiích. Přestože vývojáři brali naše doporučení ohledně specifického prostředí v jeskyních s rezervou, snažili jsme se jim co nejvíce pomoci nastínit záludnosti, na které mohou v reálných jeskyních narazit.

Je fajn, že Češi jsou v této oblasti na špičce a snad se příští rok u Býčí skály budou moci pochlubit dalším skalpem z DARPA Subterranean challenge. Go nerds, go go go!

Default Comments

Napsat komentář

Facebook Comments