Zvířata na baterky

Na serveru YouTube lze nalézt zajímavé video letícího tvora. Podle tvaru vypadá na dálku jako živý, ale jeho pohyby připomínají spíše mechanickou sovičku z filmu Souboj titánů. Jasno je až ve chvíli, kdy se přiblíží. Je to robotický pták - SmartBird.

Video nepochází z nového sci-fi filmu, ale jde o ukázku mechanického racka od německé společnosti Festo. Ta se zabývá výrobou robotů pro průmyslovou automatizaci.

SmartBird je jedním z výsledků firemního výzkumu. Vedle něj výzkumníci vytvořili například ještě chápavý sloní chobot, který dokáže vzít z mísy jablko a podat vám ho.

Při pohledu z dálky je SmartBird svým vzhledem i pohybem od skutečného racka nerozlišitelný. Až zblízka je vidět, že jeho křídla nejsou pokryta pravým peřím, ale vyrobena z umělých materiálů, a že pohyby okřídleného tvora jsou poněkud trhané.

Ale letí. Bez proudového pohonu nebo vrtulek, čistě máváním křídel. Stejně jako o tom kdysi snil třeba Leonardo da Vinci.

Nová čeleď robotovitých

Donedávna se roboti dělili na dva různé druhy. Jedním byla klasická čistě technická zařízení vybavená rameny, kolečky, postavená čistě kvůli funkčnosti, řekněme roboti >>strojomorfní<<.

Jako zástupce této kategorie si lze představit malého robotka R2-D2 z Hvězdných válek nebo dnešní robotické vysavače.

>>Antropomorfní<< roboti se naopak snaží podobat člověku. Příkladem je zlatý C-3PO opět z Hvězdných válek. Nebo také robot ASIMO od japonské společnosti Honda.

Mezi těmito dvěma kategoriemi se nachází několik zástupců čeledi >>zvěřovitých<<, tedy robotů podobných domácím mazlíčkům. Sem patří například hravý robotický pes AIBO od Sony.

Jak ale ukazuje mechanický racek a další moderní zvířecí roboti, bylo by nesmyslné považovat je za hračky. Vědci se v případě nových druhů čeledi zvěřovitých rozhodli inspirovat evolucí jako nejlepším přirozeným designérem.

Darwinova teorie totiž již dávno přišla s řešením pohybových problémů, na které dosud nedokázali odpovědět ani zástupci robotů podobných člověku, ani ty strojomorfní.

Proto si vědci řekli: proč neokopírovat fungující modely, které prošly čtyři miliardy let dlouhým vývojem?

Pro praktické využití jsou mnohem zajímavější tvorové s vousky, chapadly a přísavkami. Výzkumníci dokonce napodobují hmyz, a jak dokazuje německý příklad, i ptáky. Místo antropomorfních robotů nastupují zoomorfní.

Chapadlo jako ideál

Tento trend dokládá například Cecilia Laschiová z univerzity Scuola Superiore Sant'Anna v italské Pise.

Se svým vědeckým týmem vede mezinárodní konsorcium, které chce vytvořit robotickou chobotnici.

Na první pohled to vypadá nesmyslně, protože končetiny obratlovců jsou zdánlivě mnohem lepší než chapadla bezobratlých mořských živočichů. Zatímco svaly obstarávají pohyb, kosti přenášejí váhu. Naproti tomu chobotnice kosti nemá, tudíž svaly musejí obstarat obě úlohy.

Chapadlo má ale také své výhody. Nejenže dokáže přesně obemknout předměty, ale také se dostane do skulin a otvorů, kam stejně velké končetiny obratlovců často nemohou, natož aby v nich operovaly.

Po studiu chobotnic přišel tým doktorky Laschiové s umělým chapadlem, které dokonale napodobuje živého tvora.

Vnější silikonový povrch chapadla je posetý tlakovými čidly, která >>hmatem<< zjišťují, co je právě nablízku. Uvnitř se nacházejí kabely a pružiny ze speciální elastické niklo-titanové slitiny. Takto sestavené chapadlo dokáže objekt uchopit naprosto stejně, jako to umí skutečná chobotnice.

Samozřejmě jedno chapadlo chobotnici nedělá, proto Laschiová chystá tento nedostatek během dvou let napravit. Do zařízení přidá sedm dalších chapadel, které doplní řídicím systémem.

Cílem je vytvořit samostatné zařízení, které dokáže pomáhat lidem v obtížných podmínkách pod vodou. Například by v případně nutnosti zvládlo uzavřít ropný ventil.

Mohu-li mihuli

Jiný tým z piské univerzity se snaží napodobit dalšího vodního živočicha, rybovitého obratlovce mihuli. Ani mihule, podobně jako chobotnice, nemají kosti, ale chrupavčitou kostru. Živočich samotný je poměrně jednoduchý a má také pouze základní nervový systém. Pro vědce je to dobrý výchozí bod ke studiu nervové soustavy. Doufají, že nejprve pochopí jednoduché živočichy, což jim poskytne prostor pro zkoumání složitějších organismů. A jednoho dne třeba i lidského mozku.

Výsledkem zkoumání mihule je robůtek Lampetra sestavený z kruhových článků, které napodobují chrupavčitou kostru mihulí.

V každém článku se nachází elektromagnet, který se aktivuje (zapíná) elektrickým proudem. Ten protéká z hlavy do ocasu, a napodobuje tak nervový signál v reálném živočichovi. Výsledkem zapínání a vypínání magnetů je vlnivý pohyb, který robota posouvá dopředu.

Lampetra má také malé kamery místo očí, kterými vyhledává překážky, aby se jim mohla vyhnout. Hlavním účelem projektu je vysvětlit, jak obratlovci používají smysly pro řízení svých pohybů.

Vlnivý pohyb mihulí může sloužit také užitečným aplikacím. Ukazuje se třeba, že je to efektivní způsob pohybu robotických zařízení ve vodě.

Pozor, na stropě je robot

Některé roboty konstruují vědci proto, aby si prakticky ověřili chování reálných živočichů. Mnozí další výzkumníci hledají pro animální roboty praktické uplatnění.

Příkladem může být robot-gekon s názvem StickyBotIII od Marka Cutkoskyho ze Stanfordovy univerzity.

Schopnost gekonů chodit po zdech a stropech lidi odedávna fascinovala. Robot se stejným uměním může mít celou řadu využití - třeba procházet nebezpečné jeskyně nebo závaly.

Tajemstvím gekonů je, že jejich prsty jsou pokryté kobercem jemných přísavek, mezi kterými jsou relativně velké prohlubně. Při zatlačení se přísavky přichytí ke zdi pomocí jevu, kterému se odborně říká Van der Waalsovy síly. U lehkého zvířete (nebo robota) je tato síla dostatečná, aby končetiny zůstaly >>přisáté<< k povrchu.

StickyBotIII v lecčems připomíná živého gekona. Podobně jako on má čtyři nohy a na nich prsty pokryté vhodnými přísavkami.

Dokáže také provádět stejné kousky jako jeho živý kolega. Nejenže umí šplhat po svislé zdi, ale zvládne také chodit po stropě.

Neklidné vousky

Výzvou pro vědce jsou také tvorové, kteří používají místo očí hmat. Například Tony Prescott z univerzity v anglickém Sheffieldu se snaží napodobit vousky rejskovitého tvora bělozubky nejmenší.

Rejsci žijí v podzemí a ve svých norách se orientují pouze pomocí vousků. Při studiu zpomalených záběrů doktor Prescott se svými kolegy zjistil, že rejsci vousky neustále pohybují dopředu a dozadu. Všechna místa tak zvířátko >>osahá<< několikrát, aby mělo o svém okolí dostatek informací.

Na základě těchto faktů vědci sestavili hlavu rejskorobota s názvem Shrewbot. Robotí hlava je osazena osmnácti různě dlouhými vousky, kterými speciální program dokáže jednotlivě pohybovat. Software ze >>změřených<< údajů dává dohromady informace o zkoumaném objektu a o tom, zda je ho třeba ještě dále osahávat.

Shrewbot zatím dokáže rozlišit hladký povrch od drsného. Vědci však doufají, že v budoucnu dokáže rozeznat základní tvary, jako je koule, krychle nebo válec.

Dlouhodobým cílem je sestavit zařízení, které dokáže samo pracovat v podmínkách zhoršené viditelnosti. Příkladem jsou prostory zaplněné kouřem při požáru, kde nepomůže zrak ani infrakamera.

Da Vinciho vrtulník

Vědci na univerzitě v nizozemském Delftu pod vedením Ricka Ruijsinka zase vyvinuli robotickou verzi vážky s názvem DelFly. Stejně jako živá vážka má i její mechanická verze dva páry křídel, které se u DelFly pohybují pomocí elektromotoru.

Robot umí poměrně rychle létat, ale dokáže se také ve vzduchu zastavit, aby si lépe prohlédl krajinu pod sebou.

První verze DelFly však nebyla autonomní robot, který by se pohyboval sám, ale vyžadovala člověka, který ji na dálku ovládal. Nicméně už tato verze byla vybavená kamerou, která pomáhala upravovat výšku a směr letu.

Vědci doufají, že v dalších verzích rozšíří schopnosti vážky a jednou vytvoří plně autonomní zařízení, které si bude samo hledat cestu.

Vážky i další zvířata slouží vědcům jako zdroj inspirace. Roboti však nemusejí vypadat jako skutečná zvířata, stačí když napodobí jejich chování. Za deset let mohou připomínat monstra s hlavou rejska, pažemi chobotnice a tělem mihule.

Spíše však půjde o samostatná zařízení, která budou navzájem spolupracovat. Pozemní průzkumné roboty doplní létající druhy a podmořská zařízení, která budou zastávat různé úkoly. Dočkáme se vlastně takového robotického ekosystému.

AUTOR: Pavel Kočička

Videa s ukázkami robotických zvířat najdete na Ekonom.cz