Výskumníci vytvorili biomechanického „kentaura“: Takéto spojenie človeka a stroja vyvolalo zmiešané reakcie
Robotické zariadenie z Číny funguje ako mechanický „kentaur“, ktorý kráča za človekom a nesie náklad. Vedci ukázali, že takýto systém môže znížiť fyzickú námahu pri chôdzi v teréne či po schodoch.
Vývoj robotiky občas prinesie riešenia, ktoré pôsobia trochu zvláštne. Presne tak vyzerá aj nový projekt inžinierov z čínskeho mesta Šen-čen. Tím zo Southern University of Science and Technology predstavil zariadenie, ktoré z človeka urobí akéhosi moderného kentaura.
Ide o robotické dvojnohé zariadenie, ktoré kráča za človekom a nesie náklad. Človek tak nevláči ťažký batoh na chrbte, váhu prevezmú robotické nohy, píše Futurism.
Myšlienka vznikla z pomerne jednoduchého problému. Prenášať náklad v teréne nie je jednoduché. Vozíky na kolesách fungujú dobre na rovine, no v kopcoch alebo na schodoch rýchlo narazia na limity. Vedci preto skúsili koncept, ktorý spojí človeka a robotický nosič do jedného systému.
Ako robotické nohy fungujú
Zariadenie vyzerá pomerne nezvyčajne. Za človekom kráča robot s dvoma dlhými nohami. Konštrukcia pripomína zadnú polovicu tela kentaura.
Robot nesie náklad a zároveň kopíruje pohyb človeka pred sebou. Senzory sledujú smer chôdze aj tempo kroku. Softvér následne upraví pohyb robotických nôh tak, aby držali krok s používateľom.
Neprehliadni
Vo videách z testovania kráča inžinier po univerzitnom kampuse a robotické nohy sa snažia držať jeho tempo.
Na rovnom povrchu systém pôsobí trochu neohrabane. Výhoda sa však ukáže pri prekážkach.
Hlavným cieľom robotického kentaura nie je pohyb po rovine, ale po schodoch
Kolesové roboty dokážu prenášať náklad pomerne efektívne. Ich slabina sa objaví v momente, keď človek vstúpi do nerovného terénu alebo začne stúpať po schodoch. Práve tam sa dvojnohé riešenie ukáže ako praktickejšie.
Robotické nohy využijú podobný pohyb ako človek, takže zvládnu terén, kde kolesá zlyhajú.
„Experimenty ukázali, že robot Centaur sa prispôsobí smeru aj rýchlosti chôdze človeka a umožní spoločný pohyb v rôznom teréne,“ uviedol výskumný tím.
Človek sa pri chôdzi menej namáha
Vedci testovali zariadenie aj z pohľadu fyzickej námahy. Porovnali klasický batoh s hmotnosťou približne 20 kilogramov a robotické zariadenie s podobnou váhou. Výsledky naznačili nižšiu energetickú záťaž pre človeka.
Výskumníci tento efekt označili ako zníženie metabolickej náročnosti. Telo tak pri chôdzi s robotickým systémom spotrebovalo menej energie než pri prenášaní rovnakej váhy na chrbte.
Robot zároveň dokáže človeka mierne potlačiť dopredu.
„Systém dokáže vytvoriť horizontálnu interakčnú silu, ktorá poskytne človeku pomoc pri chôdzi dopredu,“ uviedli autori štúdie.
Problémy vedcom robilo udržať rytmus chôdze
Spolupráca človeka a robota však prináša aj zásadný problém. Ľudská chôdza totiž nemá úplne pravidelný rytmus. Pri každom kroku robíme drobné korekcie, napríklad meníme dĺžku kroku podľa kamienkov na ceste, nerovností alebo sklonu terénu.
Ak robot reaguje o zlomok sekundy neskôr, namiesto pomoci vznikne nepríjemné trhnutie.
Práve tento súboj medzi ľudskou intuíciou a algoritmom patrí medzi najväčšie výzvy v oblasti nositeľnej robotiky. Inžinieri preto musia vyvinúť systémy, ktoré reagujú extrémne rýchlo a zároveň dokážu predvídať pohyb človeka.
Robotický kentaur vyvoláva aj širšiu diskusiu o tom, ako ľudia vnímajú pomocné roboty.
V oblasti pomocnej robotiky dnes existujú dva pomerne rozšírené prístupy. Prvý predstavujú exoskeletony, ktoré si človek oblečie priamo na telo. Takýto systém posilní jeho vlastný pohyb a umožní napríklad zdvíhanie ťažších predmetov alebo dlhšiu chôdzu bez výraznej únavy. Druhý prístup využíva autonómne roboty, ktoré kráčajú vedľa človeka a nesú náklad namiesto neho. Človek tak nemusí niesť váhu, robot funguje skôr ako mechanický nosič, ktorý ho sprevádza.
Kentaur stojí niekde medzi nimi. Robot sa stane akýmsi mechanickým „príveskom“, ktorý sa pripojí k človeku.
Pre niektorých ľudí môže byť predstava robotických nôh kráčajúcich za chrbtom psychologicky zvláštna. V robotike sa podobný pocit označuje ako uncanny valley, teda nepríjemný pocit z niečoho, čo pripomína živý organizmus, no správa sa mechanicky.
Internet si robí srandu, výskumníci sledujú vývoj so záujmom
Ako to už býva pri zvláštnych technologických projektoch, internet reagoval skepticky. Používatelia na Reddite poukázali na to, že podobné riešenia existujú už celé storočia.
„Mám pocit, že obyčajný nákupný vozík by väčšinu času fungoval lepšie,“ napísal jeden z diskutujúcich.
Iní upozornili aj na bezpečnostné riziká. Podľa nich by mohol človek pri páde skončiť pod vlastným robotickým nákladom.
Napriek posmechu na internete môže mať podobná technológia zaujímavé využitie aj mimo prenášania nákladu. Hovorí sa napríklad v rehabilitácii po úrazoch.
Predstaviť si vieme človeka so slabými nohami, ktorý dokáže stáť a udržať rovnováhu, no nezvládne dlhšiu chôdzu alebo schody. Robotický systém za chrbtom by mu mohol poskytnúť aktívnu oporu.
Robot by neniesol batoh, ale by pomáhal stabilizovať pohyb a podporil telo pri krokoch.
Takýto prístup by mohol doplniť existujúce rehabilitačné exoskeletony a pomôcť pacientom pri návrate k samostatnej chôdzi.
Prenášanie nákladu počas chôdze riešia ľudia od pradávna. Existujú batohy, vozíky, nosidlá aj rôzne exoskeletony. Robotický „kentaur“ predstavuje ďalší experiment v tejto oblasti.
Nie je zatiaľ jasné, či sa takýto systém objaví mimo laboratória. Môže nájsť využitie napríklad v logistike, armáde alebo zdravotníctve.
Zatiaľ však ide najmä o technologický experiment, ktorý skúma nové spôsoby spolupráce človeka a robota. Či sa z robotických „kentaurov“ raz stane bežná súčasť výbavy ľudí v teréne, ukáže až ďalší vývoj.
