Jsou z gumy a ovládaní vzduchem. Nahradí soft roboti těžkopádné stroje?

Jan Strouhal | 02. 08. 2019
Jsou z gumy a ovládaní vzduchem. Nahradí soft roboti těžkopádné stroje?

Zapomeňte na těžkopádné a kovové stroje, které nám odjakživa vrývaly do představ mnohé fantasy knihy i filmy. Seznamte se se soft roboty - jsou lehcí, dokážou se ohýbat a smršťovat a mají nespočet využití napříč všemi obory.

V útrobách laboratoře sebou něco neklidně zmítá ve vodě a lehce stříká. Je to robotický úhoř, který tiše plave ve velké nádrži na slanou vodu a opakuje rytmické pohyby kopírující jeho živý protějšek? Nebo je to robot připomínající chobotnici, kterou by si jistě vysnil fantasy spisovatel H. P. Lovercraft, kdyby se narodil o sto let později? 

Možná to není ani jedno. Možná je to jen gumový rukáv omotaný kolem srdce, pravidelně pulzující, aby zabránil případné srdeční zástavě. Nebo je to hydrogelový chapač, který dokáže jemně ulovit rybu či jiné vodní živočichy. Nebo, nebo, nebo… Ve skutečnosti už dnes existuje nespočet příkladů z velmi rychle rostoucího oboru tzv. měkké robotiky (soft robotics), která byla dlouho opomíjeným oborem, nyní ovšem nabírá na síle. 

TIP: 40 člověkohodin denně. Tolik práce šetří jeden autonomní robot v továrně Ford Motor

“Měkcí roboti” v ničem nepřipomínají těžké a kovové mašiny, které nám odjakživa slibovaly všelijaké sci-fi filmy a knihy už od dob Karla Čapka, který dal slovo robot světu. Jsou totiž vyrobeny z gumy, je výrazně levnější je vyvinout, váží daleko méně a nabízejí větší flexibilitu a také životnost. A v neposlední řadě mění naši zakořeněnou představu o tom, jak roboti mají vypadat. Zároveň ukazují, jak umí být užiteční. 

Roboti tisícerého využití

Nástup soft robotů do robotického světa, kterému vždy vládl kov, ovšem tradiční roboty vyvíjené například americkou firmou Boston Dynamics nijak neohrožuje. Tyto těžkopádné stroje se během let vyvinuly a nyní už pouze nezvyšují produktivitu výrobních linek, ale dokážou třeba tancovat nebo doslova vystřihnout salto dozadu. Je to taková milá demonstrace toho, co dokážou. Pravdou ale je, že tito roboti se prostě nehodí na vše. A to i kdyby se na hlavu stavěli.

Jsou určitě skvělí ve vykonávání rutinních prací, kde se neustále opakuje jedna a tatáž činnost. Příkladem může být tchajwanská továrna Foxconnu, kde tito roboti kompletují oblíbené iPhony. Zkuste je ovšem postavit do prostředí, které neznají. Zkuste jim do jejich robotické ruky vložit měkčí součástku, než je kovový šroubek. Najednou bude jejich preciznost ta tam. 

A to může být do budoucna problematické z více důvodů. Přinejmenším z toho, že roboti pracují a čím dál více budou pracovat v kooperaci s lidmi. Stanou se tak de facto jejich kolegy, mezi nimiž bude sílící potřeba interakce. A ta musí být samozřejmě jemná a přesná, reagující na více podnětů a pracující s více materiály.

Dalším příkladem jsou pak roboti záchranáři. Zmínili jsme pravidelně pulzující gumový rukáv obepínající srdce a zabraňující jeho kolapsu. To samozřejmě není práce pro těžkopádné roboty. A právě díky těmto příkladům je měkká robotika tolik na vzestupu. Velmi užiteční jsou také roboti, kteří dokážou sami růst. Ty vyvinuli právě na Stanfordově univerzitě. Podívejte se sami, jak přesně dokážou pomoci nejen při záchranářských pracích, ale třeba i při stěhování.

“Další z velmi zajímavých možností využití podobných robotů je při pátrání a záchranných akcích,” říká Giada Gerboni ze Stanfordovy univerzity. “V naší laboratoři máme tým lidí, který bádá nad tím, jak soft roboti mohou pomoci při objevování archeologických nalezišť, protože se dokážou dostat tam, kam se lidé nedostanou,” přidává další příklad možného využití. 

Soft roboti v NASA

Trendu měkkých robotů propadla i americká vesmírná organizace NASA. Ta aktuálně vyvíjí soft robota, který by měl už v příští misi letu na Měsíc pomoci s prozkoumáváním vesmíru. Bude vypadat jako krab vytvořený z gumy a ovládaný pomocí změn tlaku vzduchu.

Sama vyvíjí miniaturní soft roboty, kteří budou pomáhat chirurgům při operacích. A to opět díky tomu, že se dostanou bezpečně tam, kam skalpel ne. “V současnosti pracuji na ohebné jehle, která se dostane do různých částí jater a dokáže přesně zacílit a pomocí vysoké teploty vypálit nádor. Taková jehla sama o sobě není robotem v pravém slova smyslu, ale je to jedna z oblastí, které nám měkká robotika otevírá,” vysvětluje. 

Sbohem, železo?

Poslední vývoj v oboru soft robotiky je poměrně dost zajímavý. Teprve nedávno přišli vědci na to, jak lze eliminovat všechny kovové komponenty. Dnes už dokážou fungovat jen v podobě gumových částí, které doslova řídí vzduch. Stlačený vzduch zde zcela eliminoval potřebu kovových elektronických součástek. Robot pak funguje díky tomu, že dokáže integrovat paměť a rozhodovací algoritmy přímo do měkkého materiálu.

“Stavy vysokého tlaku a nízkého tlaku jsou analogické k digitálnímu signálu. Jednička je rovna vysokému tlaku, nula pak nízkému tlaku,” vysvětluje jeden z vědců participujících na projektu Philipp Rothemund, jak se takoví roboti bez centrálního mozku v odobě řídící elektroniky ovládá.

Pozadu v měkké robotice ovšem nejsou ani další americké univerzity. Vědci z Harvardu přišli s robotem nazývaným zelený kříž. Je celý gumový a funguje taktéž na principu stlačování vzduchu.

Je jasné, že soft robotika jako obor je zatím stále v plenkách, ale zmíněné příklady ukazují, jak rychle se v poslední době vyvíjí. Dnes je to hlavně kvůli zdravotnictví a záchranným akcím, čím dál častěji ale budeme měkké roboty vídat i u výrobních linek, kde budou manipulovat s produkty, které jsou náchylné k poškození. Svou roli si najdou i v zemědělství, kde je stále oříškem, jak bez poničení sbírat měkké plody. 

Vědci se dnes snaží vyvinout i takové materiály, které umožní robotovi ztuhnout na vyžádání. Pokud se jim takový materiál podaří objevit, bude to dalším zlom v měkké robotice. Není to ale tak, že by měkcí roboti nahradili činnosti, kteří dnes dělají jejich robustnější předchůdci. Naopak. Obě formy se zkombinují dohromady a měkká robotika přinese té tradiční nové možnosti.

Jedno je ale jisté. Už dnes, tedy v roce 2019, můžeme říci, že slovo robot není synonymem pro těžkopádný, kovový stroj.