doc. Mgr. Matěj Hoffmann, Ph.D.

Roboty opouštějí tovární oplocenky a začínají sdílet pracovní prostor s lidmi. Tím vzrůstá potřeba dynamicky se přizpůsobovat nepředvídatelným interakcím s lidmi a zároveň zaručit bezpečnost v každém okamžiku. Trh s kolaborativními roboty rychle roste, ale bezpečnost je zatím zajišťována jednoduchými ale omezujícími přístupy jako je fyzické omezení výkonu robotů či prosté zastavení při zjištění kontaktu s překážkou. Lidé naopak disponují uvědoměním si celého svého těla v prostoru založeném na dynamické fúzi multimodální senzorické informace, díky čemuž jsou adaptivní a flexibilní. Obohatíme fyzickou interakci člověka s robotem o nové aspekty: (1) využíváme nové umělé elektronické ,,kůže“; (2) rozšiřujeme prostor povrchu těla o prostor okolo něj, čímž vzniká „ochranná zóna“, která sleduje pohyb těla v prostoru (inspirovaná tzv. peripersonálním prostorem u lidí); (3) díky multimodální povaze našeho přístupu je k dispozici redundantní informace, což umožňuje průběžnou sebekalibraci a také rozhodování, které bere v potaz spolehlivost jednotlivých vstupů. Spolupracujeme s vůdčími výzkumnými centry v Evropě a také s průmyslovými partnery (např. KUKA Corporate Research, Airskin). https://sites.google.com/site/matejhof/research/cobots-and-hri https://sites.google.com/site/matejhof/research/touch-and-selfcalibration http://cmp.felk.cvut.cz/projects/body-schema

Význam vybavení robotů hmatovým vnímáním je již několik desetiletí považován za náročný úkol. Největší pozornost byla věnována hmatovému vnímání pro manipulaci (např. Lambeta et al. 2020), které umožňuje haptické nebo vizuálně-haptické zkoumání objektů (Navarro-Guerrero et al. 2023). V poslední době se stále větší pozornosti dostává umělým kůžím celého těla. Přestože doposud bylo vyvinuto velké množství technologií (přehled viz např. Bartolozzi et al. 2016), možnosti hmatového vnímání a elektronických kůží jsou stále omezené. Tato doktorská práce se zabývá novými oblastmi využití hmatového vnímání robotů při haptickém průzkumu, fyzické interakci člověka s robotem pro zajištění bezpečnosti (např. Švarný et al. 2022) a pro komunikaci v sociální robotice. Výzkum bude zahrnovat nová snímací a mechatronická řešení díky spolupráci s Fyzikálním ústavem Akademie věd ČR (https://www.fzu.cz) s využitím pokročilých materiálů a technologií taktilních senzorů (Kumar et al. 2022). Vedle hmatového snímání může být zkoumáno snímání blízkosti využívající kapacitní konstrukce nebo umělé fousky (whiskers). V neposlední řadě lze zkoumat nové biologicky inspirované způsoby zpracování hmatových dat (Liu et al. 2022).

Novorozenci pravděpodobně nevnímají své tělo jako celek, ale zpočátku sbírají korelace v proudu multimodálních dat z různých smyslů (zejména zrak, hmat a propriocepce). Struktura obsažená v těchto informacích jim pak umožňuje naučit se prvním modelům jejich těla v prostoru. Mechanismy za těmito procesy jsou z velké části neznámé. Ve spolupráci s vývojovými a kognitivními psychology a neurovědci (New Orleans, Paříž, Bielefeld) vyvíjíme výpočetní modely vtělené v humanoidních robotech, kde zkoumáme, jak se lze z vstupů z jednotlivých modalit (taktilní, proprioceptivní a vizuální) naučit reprezentace těla a prostoru okolo něj. Přístup k humanoidním robotům s umělou citlivou kůží představuje unikátní technologii, která tento výzkum umožňuje. Zároveň takto vytvořené algoritmy směřují k robotům, které mají lepší povědomí o celém svém těle, s možností aplikací v automatické kalibraci a bezpečné interakci člověka s robotem.