Prototyp nového robota ke svému pohybu nepotřebuje nohy, pásy ani kola. Sám je totiž do podoby pružného kola vytvarován. Změnou tvaru na povrchu se dokáže "valit" dopředu či dozadu, a dokonce skákat do výšky. Odborníci očekávají jeho využití v armádě, avšak hlavní přínos bude zřejmě obecnější – v otevření nových výzkumných směrů.
Ačkoliv robotika jako celek v posledních letech zažívá slibný pokrok, překážek stojících v čele jejího rozvoje neubývá. Jedním z podoborů se svými specifickými problémy je mobilní robotika.
Využití kola
Základní východiska pro vývoj technologií mobilních robotů jsou popsána v podstatě stále stejnými otázkami, které musí robot vyřešit, jakmile má mít schopnost volného pohybu: Kde právě jsem? Mohu se vydat kupředu, aniž poškodím sebe či okolní objekty? Jak se dostanu do cíle? A samozřejmě poněkud filozofičtější otázka: Proč bych měl dorazit právě do tohoto cíle?
Konkrétní metody k vyřešení těchto otázek se liší podle systému použitého k samotnému pohybu. Tak např. robot s kolovým podvozkem bude jinak vyhodnocovat překážku v podobě svahu než schodů – někde stačí "přidat plyn", jinde nezbude než terénní záludnost objet. Jinou volbu pak nejspíš provede robot opatřený končetinami a ještě úplně jinak se zachová třeba bezpilotní letoun.
"Koloroboti", které se nyní podařilo sestrojit výzkumníkům na Ritsumeikan University v japonském Kusatsu, se svým způsobem pohybu od popsaných nejčastějších metod na první pohled odlišují. Zvláštní je již jejich konstrukce, která je založena na tvaru kola o 4 cm v průměru a 1 cm tloušťky. To je prozatím vše; prototyp měl ověřit především možnost nového druhu pohybu, takže robot je vlastně všehovšudy pláštěm, spojeným paprsky drátů. To však nic neubírá na jeho schopnosti pohybovat se podle pokynů operatéra.
Plášť kola-robota je vyroben z elastického polymeru, zatímco paprsky jsou zhotoveny z "chytrého" materiálu, známého jako slitina s tvarovou pamětí, která se po zahřátí zkracuje a po ochlazení vrací zpět do původního tvaru.
Zkrácením paprsků v jednom směru způsobí změnu tvaru celého povrchu, následkem čehož se celé kolo zdeformuje do jakéhosi elipsoidu. To vede k překulení robota kolem jeho nového těžiště. Jakmile se kolo přetočí dopředu, ostatní paprsky jsou znovu zahřáté tak, aby zkrátily svoji délku, a celý proces se opakuje. Výsledkem je houpavý pohyb robota kupředu.
K zahřívání paprsků slouží v prezentovaném případě elektrický proud, přivedený k paprsku tenkým měděným drátem. Jakmile projde krystalickou strukturou slitiny, zahřeje ji a uvolněná energie vede ke zkrácení paprsku v kole. Jakmile je proud vypnut, materiál se ochladí a tvarová paměť slitiny ji přiměje vrátit se k původní délce. Měděný vodič by v praktickém použití asi nebyl úplně nejvhodnější, při jakémkoliv delším pohybu by totiž hrozil zacucháním – a také omezuje podstatnou výhodu samostatného pohybu robota "svázáním" se zdrojem energie. Vývojáři na japonské univerzitě proto už počítají pro nové verze s nabíjecími články.
Nenápadní výsadkáři
"Koloroboti" se nejlépe pohybují po plochém povrchu, avšak nečiní jim problém ani až 20stupňové stoupání. Co víc, zploštěním sebe sama na nejvyšší možnou míru a náhlým uvolněním tvaru dokáže robot vyskočit až osm centimetrů vysoko. Podle výzkumníků by teoreticky neměl být problém dosáhnout pravoúhlým uspořádáním tří kol konstrukce robota kulového tvaru s plnou možností pohybu do všech stran.
Podle serveru New Scientist zatím Šiniči Hirai a Yuuta Sugiyama, otcové robotích prototypů, nemají promyšlené praktické využití svého vynálezu. Podle vyjádření Roberta Richarsona, experta na robotiku z University of Manchester, by robotů ale bylo možné snadno použít jako vojenských průzkumníků.
Ve vzdálených oblastech by např. mohli být vysazeni z letadla. Koulející se roboti by současně byli naprogramováni k pohybu určitým směrem, přičemž by se dokázali vyhýbat velkým překážkám jejich objetím. Nízké nerovnosti by přeskakovali. Cílem takového nasazení by mohlo být dopravení kamer do těžko přístupných či nebezpečných oblastí.
Richardson nicméně varuje před faktem, že takto zkonstruovaní koulející se roboti by byli velmi těžko přesně ovladatelní, nebyli by např. schopni rychle zastavit. Tento nedostatek by mohl být vyřešen použitím jiných materiálů, rychleji reagujících na procházející elektrický proud.
Hadi z NASA
Japonský prototyp "beznohého" robota není prvním, kterému se podařilo úspěšně prokázat schopnost pohybu robotů bez nutnosti pevné konstrukce těla či kolových a pásových podvozků.
Již před několika lety se například v Jet Propulsion Laboratory, spadající pod NASA, podařilo inženýrům vyrobit za účelem údržbářských prací na Mezinárodní kosmické stanici funkčního robota ve tvaru hada. Měřil v průměru asi 3 cm a na délku zhruba desetinásobek. Ke svému pohybu je vybaven 11 klouby a vnitřními motorky, které mu umožňují pohybovat se na stejném principu jako plazi. Díky zabudovanému osvětlení a kameře dokáže z těžko přístupných míst (rour apod.) přenášet obrazy servisní obsluze. Prototypy podobných "hadích robotů" jsou pak za účelem testů vyvíjeny na několika univerzitách po celém světě.
Článek o robotickém hadovi viz např. http://www.scienceworld.cz/sw.nsf/ID/B3185BE0D52F82FEC1256E9700489ADE?OpenDocument&cast=1.
Princip pohybu "kolorobota" využívá teplotní kontrakce délek. Zkrácení paprsků v jednom směru, k němuž dojde po zahřátí, způsobí změnu tvaru celého povrchu, následkem čehož se kolo zdeformuje do tvaru elipsoidu. To vede k překulení robota kolem jeho nového těžiště. Jakmile se kolo přetočí dopředu, ostatní paprsky jsou znovu zahřáté tak, aby zkrátily svoji délku, a celý proces se opakuje. Výsledkem je houpavý pohyb robota kupředu.
