Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava. Nasazení robotu při mimořádných událostech. Fakulta bezpečnostního inženýrství

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva

Nasazení robotu při mimořádných událostech

Student: Vedoucí diplomové práce: Studijní obor:

Ivo Slezák Ing. Ladislav Jánošík Technika požární ochrany a bezpečnost průmyslu Datum zadání diplomové práce: 1. října 2005 Termín odevzdání diplomové práce: 28. dubna 2006

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE

Student:

Ivo Slezák

Studijní program:

M3908 Požární ochrana a průmyslová bezpečnost

Studijní obor:

3908T006 Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu

Vedoucí katedry Vám v souladu se Statutem Fakulty bezpečnostního inženýrství - studijním a zkušebním řádem pro studium v magisterských a bakalářských studijních programech určuje tuto diplomovou práci: Název tématu:

Nasazení robotu při mimořádných událostech Employment of Robots in the Case of Incidents

Cíl práce : Definice podmínek pro nasazení robotu při mimořádných událostech Charakteristika práce: Statistické vyhodnocení mimořádných událostí. Popis vybraných druhů nebezpečí mající vliv na vedení zásahu. Porovnat nebezpečí při zásahu se způsoby ochrany zasahujících osob. Výběr činností pro nasazení robota v místech nebezpečí zasahující osoby. Základní literární prameny: Schraft, R.F., Volz, H.: Serviceroboter. Springer – Verlag, Berlin 1996 Kárník, L., Knoflíček, R., Novák-Marcinčin, J.: Mobilní roboty, Opava 2000 Balog K., Kvarčák M.: Dynamika požáru, Edice Spektrun 22, SPBI Ostrava 1999 Rojtman M.J.: Požární bezpečnost staveb, Knižnice SPO ČSSR, svazek 45, Praha 1975 Drysdale, D.: An Introduction to Fire Dynamics, John Wiley a Sons, New York, 1985. Vedoucí diplomové práce:

Ing. Ladislav Jánošík

Konzultant diplomové práce: Oponent diplomové práce: Termín odevzdání diplomové práce:

V Ostravě, 7. listopadu 2005

28. 4. 2006

Ing. Isabela Bradáčová, CSc. vedoucí katedry

Místopřísežně prohlašuji, že jsem celou diplomovou práci vypracoval samostatně.

V Ostravě dne 28. dubna 2006

…………………………………… Ivo Slezák

Poděkování Děkuji vedoucímu diplomové práce Ing. Ladislavovi Jánošíkovi za trpělivost, cenné rady a kritiky v průběhu provádění a při zpracování diplomové práce. Zároveň bych chtěl na tomto místě poděkovat svým rodičům za podporu po celou dobu inženýrského studia na VŠB – TU Ostrava.

Anotace SLEZÁK, I. Nasazení robotu při mimořádných událostech. Diplomová práce. VŠB-TU Ostrava, 2006. 50 s.

Klíčová slova: robot, servisní robot, servisní robotické systémy, mimořádná událost.

Tato diplomová práce seznamuje s problematikou robotiky a to především oblastí nasazení při mimořádných událostech a nevýrobních činnostech. V první části se diplomová práce zabývá klasifikaci mimořádných událostí. V dalších částech se výhradně zabývá problematikou robotu a to především jejich rozdělením a charakteristikou. V závěrečné části jsou uvedeny příklady používaných robotů určených pro zásah v nebezpečném prostředí a vyhodnocení požadavků na činnosti robotů při mimořádných událostech.

Anotation SLEZÁK, I. Employment of robots in the case of incidents. Graduation thesis. VŠB-TU Ostrava, 2006. 50 s.

Keywords: robot, service robot, service robotic systems, extraordinary incident.

This graduation theses familiarises the questions of robotics, especially in applying during extreme events and non – productive activities. In the first part the thesis considers clasification of extreme events. In the other parts it considers entirely the questions of robots, especialy their classifications and characteristics. In the final part there are presented the examples of robots used today that are set for action in the dangerous environment and interpretation of poses claimed on robot´s activities during extreme events.

Obsah 1.

Úvod................................................................................................................................... 7

2.

Rešerše............................................................................................................................... 8

3.

Klasifikace mimořádných událostí ................................................................................. 9 3.1.

Přírodní mimořádné události...................................................................................... 9

3.2.

Antropogenní mimořádné události........................................................................... 10

3.2.1.

Rizika požáru a havárie nebezpečných látek.................................................... 10

3.2.2.

Zdroje rizik úniku nebezpečných látek ............................................................ 10

3.2.3.

Zdravotní riziko při požárech ........................................................................... 12

3.2.4.

Mimořádné události s radiačním rizikem......................................................... 12

3.3. 4.

5.

Kombinované mimořádné události .......................................................................... 13

Úvod do servisních robotů............................................................................................. 14 4.1.

Uplatnění servisních robotů ..................................................................................... 15

4.2.

Klasifikace servisních robotických systému ............................................................ 16

4.2.1.

Rozdělení servisních robotů podle hlediska vzoru vzniku............................... 18

4.2.2.

Rozdělení robotů podle pracovního prostředí .................................................. 19

Klasifikace subsystému mobility................................................................................... 20 5.1.

Skupina podvozku .................................................................................................... 20

5.2.

Subsystém mobility u kráčejících robotů ................................................................. 22

5.3.

Subsystém mobility u robotů s plazivým pohybem ................................................. 24

5.4.

Subsystém mobility u kolových robotů.................................................................... 24

5.4.1. 5.5.

Subsystém mobility u pásových robotů ................................................................... 27

5.5.1. 5.6. 6.

Konstrukční požadavky na roboty s kolovým subsystémem ........................... 26

Aplikace servisních robotů na pásovém podvozku .......................................... 28

Subsystém mobility u ostatních typů robotů ............................................................ 30

Nadstavba a senzorické systémy servisních robotů .................................................... 31 6.1.

Nadstavba servisních robotů .................................................................................... 31

6.1.1.

Manipulační nadstavba..................................................................................... 31

6.1.2.

Hasící monitor .................................................................................................. 31

6.2. 7.

Senzorické systémy .................................................................................................. 31

Stanovení obecných zásad pro projekci a konstrukci mobilních) robotů................. 33 7.1.

Hlavní části servisního (mobilního) robotu.............................................................. 33

7.1.1. 7.2.

Hlavní části mobilních robotů [5] .................................................................... 34

Základní koncepce servisního (mobilního) robotu................................................... 34

8.

Orientace v pohybu, vnímání okolí a pohyb ................................................................ 36

9.

Využití robotů v jaderné energetice ............................................................................. 38

10.

Použití robotů při zásahových prácích..................................................................... 42

10.1.

Historie použití robotu při zásahových pracích.................................................... 42

10.1.1. 10.2.

Nerealizované návrhy....................................................................................... 43 Nejmodernější a v současnosti používáni roboti při zásahových pracích ............ 44

11.

Vyhodnocení podmínek pro nasazení robotu při mimořádných událostech........ 49

12.

Závěr............................................................................................................................ 53

Seznam literatury ................................................................................................................... 54 Seznam příloh ......................................................................................................................... 56

1. Úvod V současnosti je celosvětovým trendem výroba a aplikace robotů a manipulátoru, tato skutečnost ukazuje, že robotická zařízení zůstávají i nadále nedílnou součástí automatizace výrobních a nevýrobních procesů. Kromě inovací klasických aplikací průmyslových robotů a manipulátorů ve strojírenství se stále více prosazují aplikace robotických zařízení do nestrojírenských a nevýrobních odvětví. To přináší nové požadavky na roboty a jejich aplikace s ohledem na jejich efektivní využití v nestrojírenských procesech. V současnosti

navrhované

konstrukce

robotů

a

manipulátorů

nasazovaných

v nestrojírenských oborech představují spojení nejnovějších poznatků bioniky, biomechaniky, biorobotiky, informatiky, výpočetní techniky apod. V mnohých případech se jedná o inteligentní roboty, které se umí samy rozhodovat jak se pohybovat v terénu nebo jak provést konkrétní úkol apod. Tato diplomová práce se zabývá nasazením robotu při mimořádných událostech, to znamená, že se jedná o nevýrobní oblast. V současnosti se k tomuto účelu snaží největší průmyslové velmoci o vyvíjení stále dokonalejších robotů, které by mohli být efektivně využívány a částečně by nahrazovali práci záchranářů v nebezpečném prostředí. Cílem diplomové práce je definice podmínek pro nasazení robotu při mimořádných událostech. Aby bylo možné dojít k k tomuto cíly, tak jsem se v první kapitole diplomové práce zabýval klasifikací mimořádných události se zaměřením na antropogenní mimořádné událostí a zdravotní rizika při požárech. Další kapitoly diplomové práce se zabývají servisní robotikou, kde je prezentováno především rozdělení servisních robotů a specifikace jednotlivých subsystému. Jedná se především o subsystém mobility, subsystém výkonové nástavby, subsystém senzorů, subsystém řízení, subsystém energetického zabezpečení a subsystém operátora. Jelikož podstatná část dnes vyráběných robotů pro praktické použití se aplikuje v jaderné energetice a poznatky získané z této oblasti se dají využít i v jiných nevýrobních oblastech např. i v oblasti využití při mimořádných událostech, je věnována této oblasti v diplomové práci kapitola. Poslední část se zabývá roboty, kteří se v současnosti používají při mimořádných událostech jak ve Světě tak i v České republice. Závěrečná část je věnována vyhodnocení podmínek pro nasazení robotu při mimořádných událostech.

2. Rešerše BARTLOVÁ, I., PEŠÁK, M. Analýza nebezpečí a prevence průmyslových havárií II. 1.vyd. Ostrava: Edice SPBI Spektrum, 2003. 138 s. ISBN 80-86634-30-2

Tato publikace věnuje pozornost mimořádným událostem antropogenním i přírodním, jejich příčinám, výskytům i projevům. Rovněž jsou zde uvedeny informace o průmyslových haváriích s přítomností nebezpečných látek v ČR za poslední období.

KÁRNÍK, L. Servisní roboty. VŠB – TU Ostrava, 2004, 139 s. ISBN 80 – 248 – 0626 – 6.

Tato skripta prezentují klasifikaci a rozdělení servisních robotů podle různých hledisek, vývojových trendů, požadavky na metodiku navrhování a aplikace různých druhů mobilních robotických systémů, jako jsou např. kráčející, plazivé, kolové, pásové apod. Rovněž jsou zde prezentována lokomoční ústrojí servisních robotů..

KÁRNÍK, L., NOVÁK-MARCINČIN, J. Biorobotická zařízení. Opava: MÁRFY SLEZKO, 1999. 183 s. ISBN 80-902746-0-9

Tato kniha je věnována představení nové vědní oblasti spadající do oboru robotika. Uvádí základní definice, teorie biorobotiky s poukázáním na možnosti praktického využití při navrhování a provozu robotických zařízení určených přednostně pro využití v servisních činnostech a v oblasti zdravotnictví.

KÁRNÍK, L. Robotizace v nestrojírenských oborech. VŠB – TU Ostrava, 2000. 62 s. ISBN 80-70-78-739-2

Tato skripta prezentují přehled o současných konstrukcích robotů a manipulátorů, majících využití při různých aplikacích, jako jsou jaderná energetika, zemědělství, práce pod vodou apod.

3. Klasifikace mimořádných událostí Mimořádná událost je nositelem mimořádných podmínek pro zasaženou oblast, ale i pro makroekonomiku a společnost. To jsou pravděpodobně důvody, proč se v mnoha oborech činností, včetně požární ochrany a průmyslové bezpečnosti, používá k charakteristice těchto jevů termínu mimořádná událost nebo havárie [1]. Mimořádné události lze rozdělit do tří skupin (dle podstaty jevu) na: •

přírodní;

•

antropogenní;

•

kombinované.

Negativní projevy mimořádných události, způsobují poškození struktur exploačního systému, se nazývají destruktivní účinky. Při určité abstrakci lze stanovit následující obecné druhy destruktivních účinků: •

fyzikální;

•

chemické;

•

biologické.

Destruktivní následky jsou z hlediska druhu a rozsahu značně proměnlivé v závislosti na specifice a intenzitě účinků, na jejich kombinaci a kumulaci a dále na vlastnostech prostoru, na působení destruktivních účinků a na charakteru vystaveného subjektu i na jeho zranitelnosti [1].

3.1. Přírodní mimořádné události Přírodní mimořádné události vznikají působením přírodních sil pozemských i mimozemských, které jsou výsledkem změn akumulace energie uvnitř Země nebo na jejím povrchu. Energie vzniká např. třením pevného obalu Země a jejího tekutého jádra v důsledku rozdílných rotací, rozpadem radioaktivních látek, tlakem zemských vrstev a bloků [1]. Formy stabilizace energetického potenciálu jsou ve své podstatě reprezentovány seismickou aktivitou,

vulkanickou

činností,

svahovými

sesuvy,

povodněmi,

extrémními

meteorologickými jevy. Tyto události bývají často umocněny doprovodnými nebo následnými jevy (požár, únik nebezpečné látky apod.).

3.2. Antropogenní mimořádné události Antropogenní mimořádné události jsou důsledkem civilizačních aktivit. Podle oblasti lidské činnosti se rozlišují mimořádné události technogenní (technického původu, dopravní), eviromentální apod. Mimořádné události technického původu jsou spojeny s využitím výrobního potenciálu, jejich příčina je v selhání lidského činitele nebo techniky [1]. Zmíněné mimořádné události jsou prezentovány především požáry, výbuchy a výronem škodlivin. Často se však jedná o kumulaci uvedených dějů. Dále to také můžou být události s radiačním rizikem.

3.2.1. Rizika požáru a havárie nebezpečných látek Požár je mimořádná událost, při které dochází k nežádoucímu hoření, kterou je ohrožen život, majetek nebo životní prostředí [10]. Požáry mohou vznikat při neopatrné manipulaci s otevřeným ohněm v přítomnosti hořlavého materiálu, zkratem v přítomnosti hořlavých látek, z důvodu samovznícení, mechanickým působením materiálu vůči sobě s následným vnikem vysokých teplot, při biologických a spalovacích procesech, při prudkých chemických reakcích apod. Důvodem může být i úmyslná a teroristická činnost. Za nebezpečné látky jsou považovány chemické látky nebo přípravky, které mají nebezpečné vlastnosti a jsou pro ně nazývány jako: výbušné, oxidující, extrémně hořlavé, vysoce hořlavé, hořlavé, velmi jedovaté, jedovaté, zdraví škodlivé, žíraviny, dráždivé, senzibilující, karcinogenní, mutagenní, teratogenní a toxické pro reprodukci, nebezpečné životnímu prostředí [6]. Následkem úniku a šíření toxických látek může být smrt, trvalé poškození zdraví lidí, zamoření životního prostředí, závažné narušení hospodářské činnosti i nutnost evakuace obyvatelstva.

3.2.2. Zdroje rizik úniku nebezpečných látek Při havárii a požáru dochází k nekontrolovanému úniku nebezpečných látek do životního prostředí. Obě uvedené události jsou zdroji rizik a vzhledem k výjimečnosti jejich vzniku jsou považovány za mimořádný zdroj rizik úniku nebezpečných látek. Uvedené události jsou podmíněny průmyslovou a industriální činností člověka za mimořádných, nestandardních podmínek. Systém jednotek PO je zaměřen na řízení těchto zdrojů rizik a to především v době, kdy již uvedené mimořádné události probíhají. Druhou a podstatnou

skupinou zdrojů rizik plynoucích z úniků nebezpečných látek do životního prostředí tvoří stále zdroje rizik v podobě standardní průmyslové i jiné činnosti člověka. (obr.1)

obr.1 Zdroje rizik úniku nebezpečných látek [6] Zdroje rizik úniků nebezpečných látek

Mimořádné

Stálé

- havárie

- znečisťování životního

•

nehody

•

velké nehody

•

emise

•

katastrofy

•

látky ohrožující vodu

•

nebezpečný odpad

- požáry

prostředí:

V další části diplomové práce se budu zabývat pouze mimořádnými zdroji, jelikož stálé zdroje nelze ovlivňovat použitím robotů.

Riziko havárie se stanoví pravděpodobností jejich vzniku a velikosti možných škod pro veřejnost nebo životní prostředí [6]. Za potencionální zdroje rizik vzniku havárií nebo požárů se považují zařízení, kde se nebezpečné látky: •

vyrábí;

•

skladují;

•

zpracovávají;

•

přepravují.

Velikost možných škod pro veřejnost nebo životní prostředí, která se skládá z řady faktorů rizika, které vytvářejí kvantitativní a kvalitativní měřítko k hodnocení účinku a velikosti havárie [6].

3.2.3. Zdravotní riziko při požárech Zdravotní riziko při požárech představuje přímé ohrožení osob účinky tepelného působení, snížením obsahu kyslíku ve vzduchu a vznikajícími zplodinami hoření. Tuhé zbytky na požářišti rovněž obsahují látky působící rizikově na zdraví osob. Vznikající plynné produkty hoření můžou působit na organizmus jako asfyxanty, iritanty nebo můžou mít jiný, nespecifický účinek.

Asfyxanty jsou látky způsobující narkózu až smrt. Iritanty způsobují dráždění smyslového a dýchacího aparátu.

Akutní narkotické účinky mají oxid uhelnatý a kyanovodík. Způsobují progresivní represi centrálního nervového systému, vedoucí k bezvědomí a smrti. Rozšířené používání makromolekulárních látek ve všech oblastech lidské činnosti znamená při požáru vývoj různých toxických zplodin hoření. Uhlíkaté sloučeniny jsou pyrolyzovány na těkavé uhlovodikové fragmenty, které můžou být oxidovány v závislosti na teplotních a oxidačních podmínkách až na CO a CO2. Při tepelném působení je chlor nejčastěji uvolňován jako chlorovodík, dusík jako sloučeniny HCN, NH3, oxidy dusíku nebo molekulový dusík a síra v podobě sulfanu a oxidů síry. Tuhé zbytky na požářišti rovněž obsahují látky nebezpečné pro lidský organizmus, zejména polycyklické aromatické uhlovodíky. Vznikají při tepelné degradaci organických materiálů, zejména za omezeného přístupu vzduchu. Mezi nejnebezpečnější patří benzo[a]pyren, který má karcinogenní a mutagenní účinky. Další nebezpečné látky, nacházející se v tuhých zbytcích na požářišti, jsou bifenyl, pyren, chrysen, benzo[a]antracen a další látky. Toxické dávky nebezpečné pro lidský organizmus jsou poměrně malé a do organizmu se dostávají vdechováním, pokožkou nebo zažívacím traktem v průběhu sanačních prací [7].

3.2.4. Mimořádné události s radiačním rizikem Radioaktivní látky a zářiče jsou vyráběny, využívány, skladovány a přepravovány v souvislosti s mnoha činnostmi, které nalezly značného rozšíření. Ochrana před ionizujícím zářením, radiačním i celková bezpečnost těchto činností jsou na takové úrovní, že výskyt mimořádných, havarijních událostí spojených s radiačním rizikem pro zasahující osoby nebo účastníky událostí a obyvatele je málo pravděpodobný [8].

Radiační problematika možných zásahu má vždy řadu specifických rysů a jejich kvalifikované provádění musí vycházet z širokého okruhu znalostí. Potenciální největší rizika představují radiační mimořádné události a havárie vztahující se k jaderným reaktorům a jadernému palivovému cyklu. V současnosti si chod jaderných elektráren bez využití mobilních či stacionárních robotů nelze představit, i proto je v této oblasti největší pokrok ve vývoji stále nových a dokonalejších robotických systému, které se využívají jak při opravách tak i v případě havárie.

3.3. Kombinované mimořádné události Kombinované mimořádné události zahrnují přírodní mimořádné události vyvolané dlouhodobou či krátkodobou činností člověka (např. lesní požáry) a technogenní mimořádné události indukované stupňováním přírodního katastrofického jevu (např. zemětřesení → únik nebezpečných látek z objektu). Z hlediska využití robotů je velmi zajímavá skupina lesních požárů, v České republice se pro likvidaci lesních požáru využívá požární tank SPOT 55.

SPOT 55 je určen k likvidaci všech druhů pozemních požárů ve složitých terénních podmínkách, tj. při požárech lesů, haváriích plynovodů, rafinérií, povrchových dolů, jaderných elektráren apod. Je vybaven objemnou nádrží na vodu, dvěmi vodními děly, zařízením pro výrobu pěny, dvěmi práškovými hasícími přístroji, vlastním chladícím zařízením a radlicí. Součinnost tříčlenné posádky je zajištěna spojovacími prostředky a průmyslovou kamerou s monitorem. Tento požární tank byl vyvinut Vojenským výzkumným ústavem 010 Vyškov. Výrobcem tohoto speciálního vozidla postaveného na podvozku bojového tanku T 55 je Vojenský opravárenský podnik Nový Jičín. Tyto tanky jsou v současnosti ve výzbroji záchranných výcvikových základen civilní obrany. Velkým problémem ve využití tohoto vozidla je složitost jeho transportu k místu události a to především pro jeho velikost a hmotnost.

4. Úvod do servisních robotů Zpočátku se tedy jednalo (a co do počtu kusů vyráběných doposud se vlastně stále ještě jedná) o průmyslové roboty tzv. stacionárních konstrukcí. To znamená, že průmyslové roboty jsou pevně svázány se zemí, bez možnosti libovolného pohybu v rovině, či prostoru. Oproti stacionárním typům robotů, mobilní roboty mají výše popsanou vlastnost. Již v roce 1966 na Universitě ve Standfordu (Kalifornie – USA) došlo k završení průkopnické práce tím, že poprvé spatřil světlo světa mobilní robot, známý pod jménem SHAKEY. Na svoji dobu byl velmi pokrokové konstrukce a stal se vzorem pro další vývoj a výrobu mobilních robotů. V praxi se setkáváme s roboty průmyslovými a servisními. Pro potřeby diplomové práce se budu zabývat výhradně roboty servisními. Servisní roboty na rozdíl od průmyslových robotů nacházejí využití především v nestrojírenských oblastech. Je to zřejmé už z toho, že servisní roboti jsou definována jako technická zařízení, která se podílejí na nevýrobních činnostech. To znamená, že jsou nasazovány především do oblasti služeb a uspokojování nejrůznějších potřeb lidí nebo firem. Servisní (mobilní) roboty jsou téměř vždy unikátní konstrukcí. Vyrábí se v jednotkách (max. desítkách) kusů, čímž se vyznačují mimo jiné i vysokou pořizovací cenou. Ovšem vzhledem k možným oblastem použití, mají své místo nejen na frontě teoretické, ale i praktické. Vynikají především v místech, definovaných jako nebezpečná člověku. Jedná se o oblast použití např. v jaderných elektrárnách (provozech s ionizačním zářením), vojenského – resp. policejního využití při odstraňování nebezpečných výbušnin, hasičského využití ke zdolávání mimořádných událostí apod. Současná doba je poznamenaná rozvojem tzv. universitních konstrukcí mobilních robotů, kdy se sleduje ověření teoretických předpokladů v projekci a konstrukci robotů, vzhledem k účelům, k jakým má robot sloužit. S přihlédnutím k současnému světovému trendu v oblasti konstrukce výrobních strojů (tedy obráběcích a tvářecích strojů), v jehož čele stojí světové průmyslové velmoci (USA, Japonsko, Německo), lze analogicky uvažovat trendy i do oblasti mobilních robotů. Z porovnání subsystému modelu servisního robota (subsystém výkonové nástavby, subsystém pracovního efektoru, subsystém vnitřních senzorů, subsystém vnějších senzorů, subsystém mobility, subsystém řízení, subsystém energetického zabezpečení, subsystém operátora) se systémovým modelem klasického průmyslového robota (subsystém polohování, subsystém orientace, subsystém řízení, efektor…) vychází jako specifikum servisních robotů subsystém mobility. Další základní odlišnost je daná tím, že jsou určeny především pro

vykonávání nevýrobních činností. Nepodílí se tak přímo na výrobě produktů, ale nacházejí uplatnění v oblasti služeb. Různorodost a kvalita prováděných úloh (činností) se odráží ve velkém rozptylu požadavků na servisní roboty, které jsou na ně kladeny v souvislosti s prováděním těchto úloh. To vše klade velké nároky na jejich design, vybavenost potřebnými pohony, senzory, způsob řízení, komunikaci s okolním prostředím apod.

4.1. Uplatnění servisních robotů Servisní roboty nacházejí uplatnění zejména tam, kde je prostředí pro člověka nebezpečné, těžko dostupné či dokonce nedostupné. Jako příklad lze uvést monitorování zamořeného prostředí radiací nebo chemickými látkami apod. Mobilní servisní roboty určené k provádění monitorování, inspekčních činností, manipulace s předměty apod. jsou často vybaveny manipulačními nástavbami. Mohou tak provádět např. manipulační činností, transport předmětů nebo provádět různé technologické operace apod. Vzhledem k široké oblasti uplatnění nacházejí využití různé typy a konstrukce servisních robotů. Může přitom jít o roboty pohybující se na kolovém nebo pásovém podvozku, létající, plavající, s plazivým pohonem apod. Mohou se pohybovat ve vnitřním nebo venkovním prostředí. Servisní roboty se mohou dělit podle nejrůznějších hledisek. Z hlediska způsobu řízení pak může jít o roboty autonomní nebo naváděné operátorem. Celou řadu servisních robotů nasazovaných v nestrojírenských oblastech lze pojmenovat jako biorobotická zařízení. Zde se jako příklad dají uvést různé konstrukce dvou a vícenohých kráčejících robotů, skákající roboty apod. Uvedené příklady konstrukcí mohou být vybaveny biorobotickými kloubovými rameny a antropomorfními (víceprstými) chapadly. Konstrukce těchto robotů vycházejí z principu stavby lidského těla, případně zvířat, hmyzu nebo rostlin. Z hlediska využívaných pohonů se v některých konstrukcích servisních a osobních robotů aplikují umělé svaly, jako náhrada standardních typů elektrických, pneumatických nebo hydraulických pohonů. Výhodou umělých svalů je jejich malá hmotnost v poměru s vyvolanou silou a hlavně se dají tvarově přizpůsobit danému mechanizmu. Svou konstrukcí a činností napodobují lidský sval. Každý servisní robot je ve své podstatě unikát, je to dáno tím, že se doposud tyto roboti nevyrábí sériově. Ne všechny servisní roboty najdou uplatnění v praxi a to zejména z těchto důvodů:

•

Stále levná lidská pracovní síla, nedůvěra lidí k novým zařízení, snaha o udržení nízkého procenta nezaměstnanosti.

•

Vysoká cena pohonů a řídicích systémů mobilních robotů, software a hlavně vysoká cena senzorů.

Navzdory vyšším pořizovacím nákladům nacházejí servisní roboty stále větší uplatnění zejména v nestrojírenských oblastech. Podílejí se na vykonávání nejrůznějších servisních úloh a nahrazují tak činnost, kterou by musel jinak vykonávat člověk. Servisní roboty mohou nahradit mnoho lidských činností, které představují opakující se monotónní práce. To platí pro všechny nestrojírenské oblasti, jako je např. zdravotnictví, stavebnictví, zemědělství apod. Ze specifických oblastí lze uvést např. vojenství, kosmický výzkum apod. Všude tam se servisní roboty významně podílejí na realizaci konkrétních činností. Vývojem nových elektronických prvků, pohonů, senzorů, materiálu apod. vznikají neustále nové a nové konstrukce servisních robotů. Vznik nových vědních oborů přináší poznatky v oblasti vývoje biomateriálu a biosenzorů, které výrazně přispívají ke vzniku nových netradičních konstrukcí odlišných od doposud běžných standardů. Do budoucna to také představuje nutnost spojení celé řady vědních disciplín a využití všech získaných poznatků pro vývoj nových servisních a osobních robotů.

4.2. Klasifikace servisních robotických systémů Servisní roboty doposud nemají jednoznačně stanovenou definici, obecně se přijal tento výklad:

Servisní robot – je volně programovatelné kinematické zařízení, které vykonává služby částečně nebo plně automaticky [2].

Služby – jsou úlohy, které nepřispívají k průmyslové výrobě produktů, ale k vykonávání práce užitečné pro lidi a technická zařízení (systémy) [2].

Servisní činnosti – analýza současného výkladu potvrzuje dopad celosvětového posunu inovačních zájmů od výrobních úloh k tzv. servisním úlohám, což potvrzuje vznik nového sektoru lidských a ekonomických aktivit, tzv. sektoru servisního průmyslu [2].

Servisní úlohy (činnosti) •

•

•

Charakteru technologického výkonu (nevýrobní operace)


diagnostika, monitoring




destrukce




hašení




údržba, čištění, hygiena atd.

Charakteru netechnologického výkonu (manipulační operace)


transport, manipulace




identifikace, vyhledávání, navádění




uchopení atd.




pomocné úkony




sběr informací




přidržení atd.

Charakteru pomocného výkonu

Rozmanitost požadavků kladených na servisní roboty (extrémní multifunkční požadavky související se širokým rozptylem potřeb formulovaných rozsáhlou oblastí aplikací se složitými podmínkami) vytváří odlišnou základnu systémových znaků oproti klasickým průmyslových robotům. To jsou důvody, proč nebyl zaznamenán růst počtu aplikací klasických průmyslových robotů v servisních činnostech [2]. Současné poznatky o požadavcích servisních činností vytvářejí systémový pohled na servisní roboty prostřednictvím problematiky: •

Technologického výkonu – charakter výkonu, autonomnost provádění úlohy, interakce operátora – robot – technologie, pohyblivost a obratnost efektoru apod.

•

Řídícího a navigačního výkonu – strukturovanost prostředí, poznání prostředí, adapaivita k technologickému a operačnímu prostředí, pružnost ke změnám úloh, inteligence v chování apod.

•

Ekonomicko – provozní faktory – prvotní kapitálová investice, provozní náklady, efektivita provozu apod.

Servisní robotické systémy [2] •

Oblast nepřirozeného prostředí (nosiče sond a technologických zařízení – mořské, podzemní, vesmírné, tělové …)

•

Oblast nebezpečného prostředí (nosiče zbraňových systémů, destrukčních zařízení, manipulace s nebezpečným materiálem …)

•

Oblast veřejného prostředí (mobilní systémy pro čištění, monitoring, údržbu, manipulaci, veřejný dozor…)

•

Oblast domácího prostředí (mobilní systémy pro domácí práce, domácí servis, pomocné práce, obslužné práce…)

•

Oblast osobního životního prostředí (protetická zařízení, ortetická zařízení, pomocné práce, zábava, osobní obsluha …)

4.2.1. Rozdělení servisních robotů podle hlediska vzoru vzniku Z hlediska požadavků kladených na servisní roboty z hlediska konstrukce, účelu využití a dalších kriterií je lze rozdělovat podle různých hledisek. •

Biologické soustavy (vychází z historie, kdy člověk začal pozorovat přírodu a snaží se ji napodobit)


Kráčející soustavy




Kulhavé

soustavy

(modifikace

kráčejících

soustav)

•




Plazivé soustavy




Šplhající soustavy




Létající soustavy




Plovoucí na hladině

Umělé (nebiologické) soustavy (odvíjejí se od objevu páky člověkem a jejího pozdějšího zdokonalení ve formě kladky, kola a později využití kol nejen v robotických soustavách)


Kolové soustavy




Pásové soustavy

Kolové robotické soustavy z hlediska možného nasazení v praxi tvoří podstatnou část z oblasti lokomočních robotů. Biologické soustavy se zatím používají pro speciální aplikace.

4.2.2. Rozdělení robotů podle pracovního prostředí •

•

Civilní


prostředí difinována jako obyčejná




prostředí definována jako nebezpečná strojírenství




jaderná energetika




stavebnictví




služby a jiné činnosti

Vojenské


•




nosič zbraňových soustav


v bojových podmínkách




při protiteroristických akcích

Policejní popř. hasičské





nosič manipulačních prostředků pro účely


průzkumu a odstraňování výbušnin




pro odminování




odstraňování nebezpečného materiálu

nosič hasícího monitoru


hašení požáru

Servisní roboty mohou být dále rozdělovány podle druhu podvozku, způsobu řízení, v případě prostředí se může jednat o aplikaci indoor nebo outdoor apod. V jednotlivých etapách daného členění se pak dále mohou rozdělovat podle dalších hledisek v závislosti na konkrétních servisních úlohách, pro které jsou určeny.

5. Klasifikace subsystému mobility Subsystém mobility – realizuje volně programovatelný pohyb a ustavení servisního robotu v jeho operačním prostoru, realizuje stabilitu pracovní polohy servisního robotu při jeho technologickém výkonu. Subsystém může mít znaky plné mobility (mobilní platforma), nebo znaky prostorové vazby (přenositelnost, vazba na energetické zdroje apod.) [2].

Základní koncepce subsystému mobility je obecně postavena na: •

lokomočním zařízení (podvozek, platforma)

•

hardware (jednotky pohonů, elektronika prořízení pohonů, vnitřní senzorické systémy, vlastní řídící jednotka)

•

software(řízení, plánování činnosti, navigace)

Konkrétní uspořádání a konstrukční řešení je ovlivněno koncepcí řešení celého servisního robotu, které by mělo vycházet z funkční a technické transformace požadavků servisních činností, pro které je robot řešen. Různorodost možných řešení vzhledem na rozptyl požadavků je velký. Z hlediska širšího obecného pohledu na subsystém mobility lze sestavit jeho systémový model (skupina karosérie, skupina vnějších senzorů, skupina vnitřních senzorů, skupina řízení, skupina pohonů, skupina zdrojů energie, skupina podvozku), jako sestavu strukturovaných funkčních skupin, které při konkrétním řešení nabývají reálnou technickou podobu.

5.1. Skupina podvozku Podvozek (mechanický systém pro realizaci mobility) je rozhodující funkční a konstrukční skupinou subsystému mobility. Představuje řízený mechanický systém umožňující měnit polohu servisního robotu v prostoru jeho operační aktivity. Realizuje volně programovatelné přemísťování, zastavení a orientaci servisního robotu, současně realizuje stabilitu robotu v jeho pracovní poloze při výkonu jeho pracovní funkce [2].

Současná řešení skupiny podvozku – přinesly řadu principů a řešení konstrukčních detailů, které se dají zařadit do členění:

Skupina podvozku (systém s pružně programovatelným pohybem v operačním prostoru robotu) •

kolové systémy hybridní

•

pásové systémy

•

biomechanické systémy

•




kráčející




skákající




plazivé




šplhající

ostatní systémy


plavající




létající

Subsystém mobility je velmi důležitý pro návrh vhodného robotu, který by vykonával požadovanou činnost např. zásah v nebezpečném prostředí. Musí být splněno mnoho požadavků, aby byl robot použitelný. Především by měl zaručovat dobrou manévrovací schopnost a měl by být schopen se pohybovat v různých prostředích, tedy i v členitém terénu. Dále jsou kladeny velké požadavky na použité materiály, které by měli vyhovovat požadavkům vykonávané činnosti, např. odolávat vysokým teplotám, působení chemických látek apod. Dalším důležitým požadavkem je způsob, jakým bude robot řízen (dálkově, přes kabel, či autonomně) a jak bude zásobován potřebnou energií pro napájení pohonů, řídícího systému, snímačů či senzorů.

Pro výběr a návrh konkrétního řešení subsystému mobility jako celku se doporučuje využít znaleckého přístupu na bázi metodiky morfologické matice, který lze rámcově popsat algoritmem (tab.1).

tab. 1 Algoritmus řešení subsystému mobility [2] ► účel a použití

servisní úlohy, scénář…

► druh prostředí

outdoor – exteriér, indoor – interiér…

► typ prostředí

standardní, nebezpečné…

► koncepce subsystému mobility

kolový, pásový, kráčející…

► koncepce skupiny pohonů

druh, motor, převodovka…

► koncepce karosérie

rámová, samonosná…

► koncepce energetického zabezpečení

primární zdroje, záloha…

► koncepce řízení

hardware, software…

► koncepce umělé inteligence

interakce s prostředím, chování…

5.2. Subsystém mobility u kráčejících robotů Kráčející roboty zaujímají významné postavení v oblasti mobilních robotů. Nacházejí uplatnění v nejrůznějších strojírenských a zejména nestrojírenských oborech. Z hlediska vykonávání nejrůznějších druhů činností je lze označit také jako servisní roboty. Svým vzhledem a způsobem pohybu mohou napodobovat člověka, zvířata nebo hmyz. Při konkrétních aplikacích kráčejících robotů mohou tyto vykonávat různé úkoly a poslání. Jednou z možností jejich využití je např. průzkum neznámého terénu, odběr vzorků hornin, provádění manipulace s předměty, vykonávání různých úkolů v prostředí člověku nedostupném nebo nebezpečném apod. Podle toho, k jakému účelu budou využívány, se odvíjí i jejich konstrukce (např. počet noh) a velikost. Také způsob chůze je u jednotlivých typů odlišný a závisí na počtu noh, po kterých se pohybuje. Dále má celá řada kráčejících robotů schopnost pohybovat se i po různě členitém terénu s možností překonávání překážek. Za překážku lze v tomto případě považovat objekt, který musí robot překonat, dveře které musí otevřít apod. Autonomní kráčející roboty si samy zvolí způsob, jak překážku překonat. Některé konstrukce kráčejících robotů jsou uzpůsobeny tak, že jim nevadí, ani když se překulí na záda. Mají schopnost se opět postavit na nohy a pokračovat v chůzi. K tomu, aby se mohl kráčející robot volně pohybovat, musí nést sebou zdroj energie nutný pro napájení pohonů, řídícího systému, snímačů a dalších senzorů potřebných k zabezpečení všech požadovaných funkcí. V současné době existuje celá řada typů kráčejících robotů a lze je rozdělovat podle různých hledisek a kritérií, jako např. podle počtu noh, podle původu kde byly vyrobeny či

podle konstrukce nohy apod. Nejsrozumitelnější rozdělení kráčejících robotů je podle počtu noh, které je uvedeno na obr.2

Obr.2 Rozdělení kráčejících robotů

Kráčející roboty

Jednonohé

Dvounohé

Třínohé

Čtyřnohé

Šestinohé

Osminohé

Speciální

Z tohoto rozdělení je nejpočetnější skupina šestinohých, dvounohých a čtyřnohých. Naopak třínohé kráčející roboty jsou konstruovány jen výjimečně.

Pro zjištění, zda by tento subsystém mobility byl vhodný použít pro nebezpečné prostředí, je nutné se zmínit o jeho výhodách a nevýhodách.

Výhody kráčejících robotů: •

Mohou překonávat relativně vysoké překážky.

•

Mohou se pohybovat po schodech (nahoru i dolů).

•

Mohou překračovat prohlubně a příkopy, pohybovat se po extrémně členitém povrchu, zdolávat příkré svahy.

•

Mohou se hladce pohybovat po značně nerovném terénu pomocí nastavitelné výšky těla nad povrchem terénu a to změnou natažení (vysunutí, zvednutí) nohy a vyrovnat tak vlnitost povrchu.

•

Nohy se méně boří do povrchu terénu a způsobují jeho menší poškození než kolové nebo pásové podvozky.

Nevýhody kráčejících robotů: •

Vyšší počet nezávisle řízených stupňů volnosti.

•

Vyšší počet akčních členů (pohonů, převodů, senzorů apod.).

•

Složitější řídící systém z hlediska hardwaru i softwaru.

•

Malá energetická účinnost.

•

Konstrukční složitost.

•

Nutnost dodávat energii po dávkách do různých míst – nutnost rozjezdu a brzdění pohybujících se hmot (oscilující soustava).

•

Výrobní náročnost.

•

Nejistota 100 % plnění funkce.

Je zřejmé, že tento typ robotu má velké výhody a to především, že je schopen se pohybovat po značně členitém povrchu, ale na druhou stranu složitost konstrukce a malá energetická účinnost, která vyplývá z konstrukční povahy nohy (soustavy několika kinematických dvojic, které jsou samostatně řízeny během jednoho kroku), je pro použití v praxi značně limitující. I když by tento typ robotu byl výhodný, ale za současných technických a konstrukčních možností, je při záchranářských prácích i jiných servisních činnostech takřka nepoužitelný.

5.3. Subsystém mobility u robotů s plazivým pohybem Mobilní roboty s plazivým pohybem mají uplatnění v celé řadě servisních činností. Pro roboty tohoto typu je charakteristický plazivý pohyb a modelem pro jejich konstrukci je tělo hada. Mohou se pohybovat dopředu nebo do stany v závislosti na jejich konstrukci a účelu použití. Konstrukce jejich těla se skládá z mnoha článků vzájemně spojených klouby se dvěma nebo třemi stupni volnosti. Pro pohon jednotlivých článku se využívají servomotory nebo stejnosměrné motory. Každý článek má svůj kloub. Uvnitř článku jsou vždy umístěny pohony pro daný kloub. První článek představuje hlavu robotu, ve kterém je převážně umístěna kamera. Kromě kamery to může být dále osvětlovací technika a další senzory. Většinou se využívají k inspekci potrubí, vzduchotechnických zařízení, chodeb s velmi nízkou světlostí. Z hlediska záchranářských prací se dají využít především k vyhledávání obětí v troskách budov.

5.4. Subsystém mobility u kolových robotů Servisní roboty na kolovém podvozku zaujímají významné postavení v oblasti mobilních robotů. Nacházejí uplatnění především v nestrojírenských oblastech. Svým

vzhledem a způsobem pohybu se mohou jednotlivé konstrukce značně odlišovat. Konstrukce nejnovějších kolových robotů představují „dokonalá“ robotická zařízení s dobrými manévrovacími schopnostmi. Některé konstrukce rámu osmi a více kolových podvozků umožňují přejíždět překážky vyšší, než je průměr kola. Rychlost pohybu je závislá na prostředí, ve kterém se pohybují a na konstrukčním uspořádání subsystému mobility – podvozku. Mobilní roboty na kolovém podvozku mohou vykonávat různé servisní úlohy a poslání. Mohou například provádět průzkum neznámého terénu, odběr vzorků, manipulaci s předměty a jejich transport, obslužné činnosti apod. Podle druhu prostředí nacházejí uplatnění v prostředí člověku nedostupném nebo nebezpečném, standardním nebo atypickém apod. Podle toho, k jakému účelu budou využívány, se odvíjí i jejich konstrukce, velikost a nosnost. Z hlediska způsobů řízení pohybu se může jednat o autonomní lokomoční roboty nebo o roboty řízené operátorem. Způsob řízení závisí pak především na druhu servisní úlohy a prostředí, ve kterém se robot bude pohybovat. Pro vnitřní indoor prostředí nacházejí uplatnění autonomní servisní roboty. Pro venkovní outdoor prostředí nacházejí uplatnění převážně roboty naváděné operátorem. K tomu, aby se mohl robot na kolovém podvozku volně pohybovat v daném prostředí, musí si nést všechny potřebné subsystémy k zabezpečení požadovaných funkcí. V současnosti existuje mnoho různých typů robotů na kolovém podvozku a lze je rozdělovat podle různých hledisek a kritérií jako např. podle počtu kol mobilního subsystému (obr.3), nebo podle způsobu využití na: •

mobilní roboty bez manipulační nástavby určené k monitorování;

•

mobilní roboty s manipulační nástavbou pro manipulaci a transport objektů;

•

mobilní roboty s manipulační nástavbou pro vykonávání technických operací;

•

mobilní roboty jako nosiče zbraňových systému;

•

mobilní roboty určené k průzkumu povrchu jiných planet,;

•

mobilní roboty pro obslužné aplikace;

•

mobilní roboty pro aplikace v domácím prostředí;

•

ostatní speciální aplikace.

Obr.3 Rozdělení robotů na kolovém podvozku Roboty na kolovém podvozku

Jednokolové

Dvoukolové

Tříkolové

Čtyřkolové

Šestikolové

Osmikolové

Speciální

Nejčastěji používanými lokomočními ústrojími jsou používány různá uspořádání kolových podvozků, které mohou mít 3,4,6 a více kol. Jako kola se mohou používat klasická nebo tzv. všesměrová. Kola klasická mohou být hnána, nebo jsou řízena do směru a nebo jsou volně točná, či jejich kombinace. Hnací kolo (osa, náprava) je obvykle poháněná tzv. monoblokem pohonné jednotky, pozůstávající z následující struktury: zdroje energie – hnací motor – snímače – výkonová elektrotechnika – inteligentní řídící elektronika. 5.4.1. Konstrukční požadavky na roboty s kolovým subsystémem Roboty s kolovým subsystém mobility se dnes stále v mnoha případech vyrábějí jako unikátní prototypové konstrukce, které vyplývají z konstrukčních požadavků od konečného uživatele. Některé části mobilních robotů tohoto typu jsou shodné se stacionárními roboty. Jedná se především o manipulační nástavbu, vnitřní senzory apod. Co je však specifické pro tyto roboty a čím se odlišují od stacionárních a průmyslových robotů je (platí to všeobecně pro všechny mobilní roboty): •

lokomoční podsystém

•

navigační podsystém

Požadavky na konstrukci robotů s kolovým subsystémem mobility budou vyplývat především z požadavků jejich využitelnosti pro požadovaný typ servisní úlohy. Kromě standardních požadavků to může být např.: •

požadavek na těsnosti proti vnikání vlhkosti nebo vodotěsnost,

•

požadavek na možnost využití ve výbušném prostředí,

•

požadavek na možnost využití při vysokých teplotách,

•

požadavek na odolnost vůči záření (radiace apod.),

•

požadavek na odolnost vůči působení chemických prostředků,

•

další speciální požadavky.

Servisní roboty na kolovém podvozku jsou společně se servisními roboty na pásovém podvozku nejvyužívanější a mají největší uplatnění v praxi a to především pro jejich relativně dobrou manévrovací schopnost oproti např. kráčejícím robotům. Sice mají poněkud menší schopnost překonávat překážky, která se dá částečně kompenzovat velikosti kola. Na vědomí je třeba taktéž vzít, že zvětšením průměru kola se zvyšuje těžiště podvozku, resp. celého mobilního robotu, což má za následek zhoršení jízdních vlastností a snížení přesnosti polohování. Např. u robotů využívajících manipulační nástavbu, má poloha těžiště podvozku vliv na zachování stability při jízdě, ale také v klidové poloze.

5.5. Subsystém mobility u pásových robotů Servisní roboty na pásovém podvozku mají v současné době široké spektrum uplatnění a to především v nestrojírenských oblastech. Využití nacházejí různé konstrukce pásových robotů pro vykonávání servisních úloh v indoore i outdoor prostředí. Roboty na pásovém podvozku jsou řízeny smykem a mohou se pohybovat po různě členitém terénu. S výhodou se uplatňují tam, kde roboty na jiném podvozku mají problém z hlediska překonávání terénních překážek, nosnosti apod. Pro pásové podvozky platí, že rozvor mezi pásy a jejich délka mají přímý vliv na jejich manévrovací schopnost. Řízeních těchto druhů podvozků je pro autonomní roboty značně nepřesné a proto se tato skupina používá pro servisní roboty řízené teleoperátorem. Podle možnosti jejich využití pro konkrétní aplikace servisních úloh v různých prostředích, lze roboty na pásovém podvozku rozdělit na: •

aplikace pro městské prostředí,

•

aplikace pro pohyb v zamořeném prostředí,

•

aplikace pro pohyb v chodbách s malou výškou a šířkou (nekruhových průřezů),

•

aplikace pro pohyb pod vodou,

•

aplikace pro pohyb v kosmickém prostoru,

•

ostatní aplikace.

Současné konstrukce pásových podvozků využívají ve většině případu elektropohony a zdroj elektrické energie si robot nese. Ke konstrukci rámu, hnacích a podpěrných kol a dalších dílů se používají různé druhy materiálu. Počet hnacích kol a podpěrných kol, jejich uspořádání, tvar a velikost závisí na velikosti podvozku, jeho nosnosti a prostředí, ve kterém se bude pohybovat. Konstrukce pásových podvozků bývají i takové, že se jejich geometrický tvar v průběhu pohybu může měnit. To umožňuje lepší najíždění robotu na schody, lépe zdolávat členitý terén apod. Při konstrukci pásového podvozku pro aplikace v různých prostředí včetně možnosti pohybu v zamořeném terénu je zapotřebí zohlednit požadavky, jako jsou: •

pokud možno co nejnižší hmotnost robotu;

•

délka robotu a délka kontaktu pásu s terénem;

•

typ použitých pásu s ohledem na konkrétní aplikaci;

•

stálé napínání pásů;

•

odolnost robotu proti chemickým prostředkům;

•

odolnost robotu proti radiaci;

•

snadná dekontaminace robotu od radiace či jiných chemikálií;

•

odolnost robotu vůči vyšším teplotám prostředí;

•

nosnost podvozku;

•

velikost překážek, které může podvozek přejíždět;

•

stabilita robotu při jízdě a v klidové poloze;

•

způsob řízení robotu;

•

délka provozu robotu na jedno nabití baterie apod.

5.5.1. Aplikace servisních robotů na pásovém podvozku V rámci širokého spektra uplatnění servisních robotů na pásovém podvozku, lze jako první oblast charakterizovat městské prostředí. Uplatnění zde nacházejí různé velikosti a konstrukce těchto robotů vzhledem k rozmanitosti prováděných servisních úloh, jako jsou například: •

Vyhledávání a transport bomb a jiného výbušného materiálu.

•

Manipulační činnosti (manipulační nástavba na pásovém podvozku).

•

Roboty pro monitorování v nebezpečném prostředí pro člověka (zamoření radiací, chemickými látkami, možnost výbuchu, vysoká teplota apod.).

•

Roboty pro monitorování v těžko dostupném prostředí pro člověka (močály, skály, zalesněný a jiný těžko dostupný terén).

•

Roboty pro monitorování v nedostupném prostředí pro člověka (potrubí a kanály malých světlostí, trosky budov po zemětřesení apod.).

•

Ostatní činnosti.

Roboty určené pro provádění úloh typu vyhledávání a manipulace s výbušným materiálem, jako jsou např. nastražené bomby, manipulace s hořícími tlakovými lahvemi apod., využívá armáda, policie, hasiči případně další speciální složky, které provádí likvidaci materiálu tohoto typu. V tomto případě robot představuje pásový podvozek, na kterém je upevněna manipulační nástavba. Na konci této nástavby je umístěno chapadlo. Na tyto roboty jsou kladeny požadavky na jejich nosnost a od těchto požadavků se logicky odvíjí jejich velikost (čím větší je požadavek na nosnost, tím je robot větší a těžší). Aby mohl robot vykonávat tyto úlohy, tak musí být vybaven jednou nebo více kamerami, popřípadě dalšími senzory. Pro úlohy tohoto typu lze využívat roboty autonomní nebo naváděné operátorem (častější varianta). V případě autonomního chování robotu, musí umět rozpoznat objekt, se kterým bude manipulovat a zároveň ho také uchopit a transportovat (značně obtížná technická realizace). V případě, že je pohyb robotu naváděný operátorem ze vzdáleného stanoviště, přenáší se videosignál a řízení pohonu bezdrátově nebo po kabelu k operátorovi. Operátor pak sleduje na monitoru objekt, se kterým manipuluje. Jelikož je v současnosti na robota kladen velký důraz na překonávání překážek, proto se robot musí umět pohybovat po schodech, projíždět dveřmi (případně si je sám otevřít), přejíždět překážky, zdolávat terénní nerovnosti apod. Proto jsou některé podvozky některých robotů řešeny jako hybridní tj. podvozek typu kolo – pás. Robot se tak může například po schodech pohybovat na pásech a po rovném terénu na kolech apod. Další požadavky jsou také kladeny na konstrukci, jelikož se někdy musí robot pohybovat např. při manipulaci s nebezpečnými předměty v zamořeném prostředí. To může být zamořeno např. silnou radiací či chemickými látkami. Konstrukce robotu pak musí být řešena tak, aby nedošlo v důsledku zamoření prostředí k jeho poruše nebo k poškození některých senzorů a zároveň, aby se povrch robotu dal snadno dekontaminovat.

5.6. Subsystém mobility u ostatních typů robotů Jedná se o roboty skákající, plazivé, plavající a létající. Roboty skákající a plazivé jsou v podstatě podskupinou robotů kráčejících. Plavající a létající tvoří samostatnou skupinu. Konstrukce těchto typů robotů slouží především pro laboratorní účely a v současnosti nemají praktické využití a proto se jimi nebudu dále zabývat.

6. Nadstavba a senzorické systémy servisních robotů 6.1. Nadstavba servisních robotů Roboti, vykonávající nejrůznější servisní činnosti, jsou často vybaveny nadstavbou. Pokud se jedná o činnosti monitorovací, tak jsou vybaveny „pouze“ nejrůznějšími senzory a kamerovými systémy, které jsou potřebné pro jich činnost. Pokud se robot používá např. pro manipulaci či k převozu např. nebezpečného materiálu, tak je vybaven manipulační nadstavbou. Pokud je úkolem pomáhat při hašení, tak jeho nadstavbu může např. tvořit tzv. hasící monitor.

6.1.1. Manipulační nadstavba U mobilních robotů, kteří slouží k manipulaci s nebezpečným materiálem se upevňuje biomechanické rameno. Jako příklad je robot HAZBOT III (vyvinut NASA) nebo u nás vyrobený robot BROUČEK I. Biomechanická ramena v podstatě simulují pohybovou činnost živých organizmů. Jedná se hlavně o ramena robotů, kterým svým tvarem a funkcí připomínají rameno člověka [3]. Rameno je na konci osazeno několikaprstým vícečlánkovým chapadlem ve tvaru lidské ruky.

6.1.2. Hasící monitor Jedná se o trysku, která je upevněna na otáčivém podvozku. Směr trysky může být podle potřeby manuálně nebo dálkově řízen.

6.2. Senzorické systémy Senzorické systémy jsou podstatnou části pro funkčnost a řízení robotu. Rozlišujeme senzory vnější a vnitřní. Pod pojmem „senzorický systém“ se chápe nejen vlastní způsob měření určité veličiny senzorem, ale také způsob přenosu a především vyhodnocení této informace. Tato funkce už není záležitost vlastního čidla, ale především řídícího systému robotu a je to především kvalita a možnosti řízení, které určují možný rozsah využití senzorických informací na principu zpětné vazby. Velmi podstatné je proto co nejrychlejší vyhodnocení těchto informací v reálném čase.

Kromě nejdůležitějších a základních senzorů, popřípadě kamer a dalších zařízeních potřebných především k pohybu a orientaci v prostředí, které bývá částečně známe nebo neznáme, se používají další „přídavné“ senzory. Typ těchto senzorů se volí z ohledem na servisní činnost, který robot bude vykonávat a jaké data má popřípadě za úkol získat.

7. Stanovení obecných zásad pro projekci a konstrukci mobilních robotů Vytvořením mobilní robotické soustavy, vybavené prvky umělé inteligence a určené pro různé druhy a typy prostředí (částečně známá i neznámá prostředí, indoore nebo outdoor), kde se bude pohybovat a plnit různé úlohy (např. manipulačního, obslužného nebo servisního charakteru), je náročný úkol nejen teoreticky, ale i praktický [5]. Projekt jakéhokoliv mobilního robotu směřuje v etapách projekce, konstrukce a realizace buď: •

k předprojektové a projektové přípravě a k simulaci dílčích procesů (např. problematika navigace apod.) za pomoci velmi výkonných počítačů a softwarového balíků (počítačová realizace díla simulací);

•

ke stavbě funkčního fyzikálního modelu (za účelem ověření funkčnosti subsystémů);

•

ke stavbě prototypu pro konkrétní účel užití;

•

vylepšování vybraných charakteristik a zdokonalování vlastností připravovaného nebo realizovaného díla (technického objektu) pomocí metod optimalizace.

V posledních dvou případech budou téměř vždy postupně (po etapách danými plánem řešení) prakticky ověřovány jednotlivé funkční bloky a tyto dále kompletovány do vyšších celků.

7.1. Hlavní části servisního (mobilního) robotu Složitost stavby mobilního robotu a jeho funkce, je z hlediska komplexní teoretické přípravy a praktické realizace, úloha pro kolektiv odborníků z vybraných oblastí robotechniky a to nejen inženýrů strojního zaměření, ale i inženýru z oboru silnoproudé i slaboproudé elektrotechniky, dále programátorů, tvůrců vnitřní a vnější senzoriky a řídících systému, včetně specialistů, zabývajících se umělou inteligencí, simulací jednotlivých činností mobilních robotů a v neposlední řadě i řemeslníků-specialistů (fyzická realizace vybraných části prototypu, včetně konečné montáže).

7.1.1. Hlavní části mobilních robotů [5]

Mobilní robot

Mechanická část

Řídící část

(machineware)

(brainware, software, hardware)

lokomoční ústrojí vč. pohonů a převodů manipulační rameno – polohovací ústrojí – orientující ústrojí

zdroje energií palubní energetická síť senzorika vnější senzorika vnitřní

koncové efektory

řídící systém

zásobníky koncových efektorů výměnné soustavy koncových efektorů vezené účelové nadstavby

7.2. Základní koncepce servisního (mobilního) robotu Světovým trendem v oblasti praktické robotiky je vývoj, realizace a užití mobilních robotických soustav v různých oblastech použití (provoz jaderných elektráren), strojírenství (automatické dopravní a manipulační vozíky), vojenské a policejní užití (mobilní prostředky pro manipulaci s výbušninami), zdravotnictví (vozíky pro pomocné a obslužné funkce atd.). Mobilní robotické soustavy přitom pracují v neznámých či částečně známých prostředích, v mnohých případech definovaných jako nebezpečná prostředí pro člověka, přičemž terén může být nejrůznější povahy (od rovného hladkého povrchu s dobrou únosnosti až po rozbředlou zeminou či schodiště).

Základní koncepce mobilního robotu je obecně tvořena (bez ohledu na typ či funkci mobilního robotu) [5]:

1. MACHINEWARE, obsahující: •

lokomoční ústrojí (podvozek – kolový, pásový, nohy, hybridní, netradiční uspořádání)

•

vlastní pohonné jednotky

•

primární zdroj energie

•

elektrickou palubní síť

•

účelové nadstavby

2. HARDWARE, obsahujícím: •

měniče elektrické energie pro napájení pohonných jednotek

•

elektroniku pro řízení pohonů

•

senzorický podsystém

•

elektroniku pro řízení senzorického podsystému

•

monitoring stavů zdroje energie

•

vlastní řídící systém mobilní robotické soustavy

3. SOFTWARE, obsahujícím: •

řízení lokomoce

•

plánování činnosti

•

navigaci

V konstrukci elektromagnetické části (machineware) mobilních robotů se užívají mimo jiné podsoustavy i lokomoční ústrojí, zabezpečující pohyb mobilního robotu.

8. Orientace v pohybu, vnímání okolí a pohyb Tři otázky jsou pro každého mobilního robota rozhodující [9]: •

Kde právě jsme?

•

Kam chci?

•

Jak se tam dostanu?

Odpověď na to najde stále se stejnými základními funkcemi, nezávisle na okolí nasazení. Servisní robot pracuje zpravidla v prostředí, které mu dříve není známe a které se může měnit. Snímání okolí dodává nutné informace přes uměl smyslové orgány, senzory. Na základě těchto informací vytvoří servisní robot obraz svého okolí tzv. model prostředí. Tento model prostředí tvoří základ pro určení polohy robota, tedy jeho pozici a jeho orientaci. Příslušná zjištěná pozice odpoví na otázku „Kde jsem?“ a používá při tom např. dominantních bodů prostředí. Otázka „Kam chci?“ je určena zadanými úkoly. Pohybový příkaz je definován přes startovací a cílový bod. Globální plánování pohybu a lokální pohybové vedení je potřebné. Pohybové plánování zajistí optimální provedení úlohy. K tomu se sestavují na základě prostředí body cesty, které popisují těmito body dráhu robotu. Vedení pohybu se potom vypočte detailní dráha robotu přes interpolaci těchto bodů. Pokud překážky zatarasí cestu, které původně nebyly obsaženy v modelu prostředí, umožňuje provést vyhýbavý manévr. Prostředí zásahu robotu se zpravidla nedá automaticky určit, jak je to možné ve výrobních činnostech. Robot se často vyskytuje v neznámem a měnícím se prostředí za přítomnosti pohybujících se osob. Na základě chybějícího prostorového dělení mezi oblastí působnosti robotu a oblasti pohybu osob a předmětu, jsou kladeny zvláštní požadavky na smyslové zachycení prostředí. Vnější senzorika představuje základní technologii, která se používá jako rozhraní mezi robotem a okolím. Ultrazvukový snímač představuje výjimečný význam na základě ne příliš těžkého stanovení vzdáleností od objektů. Pohybem ultrazvukového snímače nebo speciálních senzorů může být změněn směr měření. Tyto tzv. ultrazvukové snímače dodávají obraz okolí, který je srovnatelný s radiolokační mapou. Protože se měření různých ultrazvukových snímačů může vzájemně ovlivňovat, jsou často měření prováděna po sobě. Proto se stále častěji nasazují optické laserové snímače, které přesně určují pozice objektů prostřednictvím měření doby světla emitovaného impulsem laseru na picosekundu (10-12 s) přesně.

Pro bezkolizní a cílově orientovaný postupný pohyb potřebuje robot informaci o aktuálním stavu prostředí. Aby bylo možné zpracovat množství dat o prostředí, tak jsou používány algoritmy k redukci údajů. První metody spočívají na vzorovém modelu prostředí. Při tom je každému síťovému bodu přiřazena hodnota, která udává, jestli se na příslušné poloze nachází objekt. Protože tento model potřebuje hodně paměti, tak byly vyvinuty metody, které zahrnují početně technickou oblast. Přes počáteční iterační rozdělení plochy na čtyři čtverce lze redukovat množství dat, které se musí zpracovat. Dále jsou často používány modely, při kterých je zachyceno ohraničení jako lomená čára. Znalost aktuální pozice robota je důležité jak pro plánování dráhy tak i pro provedení pohybu. Urážena dráha je určena stejně tak jako u tachometru, měřením otáček kola. Protože se objevují chyby při měření vlivem např. skluzu. Přesnost měření je menší, čím dál a déle se robot pohybuje, proto jsou v pravidelných intervalech nutná podpůrná měření, kterými jsou kompenzovány chyby skluzem. Orientace se dá určit nezávisle na vnějších referencích prostřednictvím setrvačného nebo otočného senzorového systému. Tyto měřicí systémy jsou již dlouho používány pro stanovení pozice např. u letu do vesmíru nebo také u vojensky řízených střel apod. Největší přesnost a maximální rozsah měření nabízí laserový a optický setrvačník. Optický setrvačník užívá stagnační efekt, při kterém je vyhodnocena délka světelné vlny, při otáčení kruhové dráhy paprsků. Výstupní signál je úměrný rychlosti otáčení. Pro plánování pohybu se stanoví na začátku operace pevný kurz např. ve formě mezipozice. Podle úlohy robotu jsou používány rozdílné strategie. Při dopravních úlohách jsou mezipozice plánovány na základě modelu prostředí tak, aby byl cíl optimálně dosažen, přitom systém udržuje stále bezpečnou vzdálenost od překážek. Řízení pohybu se stará o cesty, kterými se robot pohybuje a také o lokální opravu dráhy. Senzor na základě pohybového vedení má provést výhybný manévr, aby se robot vyhnul srážce s překážkou. K vyhnutí srážky byly vyvinuty četné algoritmy, pomocí kterých se na základě informací ze senzorů vede robot kolem překážky. Zejména při nasazení robotu v oblasti, kde se vyskytují osoby, nabývá tento systém význam. Aby se splnily bezpečnostně technické požadavky, je používán systém, který včas zastaví robota tak, aby nedošlo ke srážce.

9. Využití robotů v jaderné energetice Jak už bylo zmíněno v první kapitole, použití robotů v jaderné energetice má velký význam a podstatná část dnes vyráběných robotů pro praktické použití se aplikuje do této oblasti a proto se ve stručnosti budu v této diplomové práce zabývat touto problematikou.

V jaderné energetice jsou roboty potřebné na inspekční práce, montáž a údržbu zařízení a na zásahy při haváriích. Mnohé z těchto operací se bez použití robotů nedají vůbec zabezpečit. Stále se zvětšující počet provozovaných atomových elektráren a jejich postupné stárnutí vede k rozvoji robotizovaných prostředků pro jejich údržbu, opravy (včetně dekontaminace) a nakonec také pro jejich demontování. Atomové reaktory se zastavují pravidelně pro výměnu palivových článků. Obvykle se zastavení využívá pro preventivní kontrolu, údržbu a opravy. Pro tyto práce byla vyvinutá následující zařízení [4]: •

zařízení pro utahování a uvolňování šroubů;

•

roboty pro inspekci nádoby reaktoru za provozu;

•

roboty pro inspekci trubek parogenerátorů;

•

mobilní roboty pro dálkovou optickou kontrolu;

Na robotické prostředky provádějící úkony při kontrole, údržbě nebo opravách jsou kladené značné nároky spojené s následujícími hlavními požadavky: •

nutnost malých rozměrů, aby se roboty mohly adaptovat k zařízením, která je nutné zkontrolovat nebo opravit;

•

modulární konstrukce, aby se roboty mohly snadno dopravit i po částech na místo zásahu;

•

provedení nástrojů takové, aby se nemohly ztratit v reaktoru při práci;

•

vhodné tvary zařízení, aby se usnadnila dekontaminace po použití;

•

používání dálkového ovládání.

Pracovníci v nukleárním průmyslu vyvinuli kromě jiného také mnoho mobilních robotických zařízení pro zásahy v kontaminovaném prostředí atomových elektráren a tato mobilní zařízení se později začala prosazovat i v jiných odvětvích. Kolem roku 1962 se objevují v Anglii, USA a Francii menší dálkově ovládané teleoperátory, většinou postavené na pásovém podvozku ve tvaru malých tanků. Jsou ovládané pomocí připojeného kabelu, který se z robotu postupně odvíjí, nebo pomocí rádia. V USA byl vyvinut teleoperátor typu HERMANN, který byl např. poslán dovnitř reaktoru jaderné elektrárny. Ve Francii byl nejdříve vyvinut typ OTER na pneumatikách a opatřen manipulátorem o hmotnosti 1 000 kg. V roce 1965 začal vývoj nového mobilního typu VIRGULE, kompaktního provedení, který je ovládán rádiem. Má tři poháněná kola na pneumatikách, dvě pracovní ramena a je velice pohyblivý. Zabírá plochu asi 1 m2 a dokáže se prakticky otočit na místě, Má však tu nevýhodu. že potřebuje hladkou podlahu a není schopen překonávat překážky jako jsou prahy nebo schody. Další francouzský teleoperátor TOMI byl odvozen z amerického mobilního teleoporátoru typu PAR a byl použit v jaderné elektrárně při demontáži a znovupostavení ochranné zdi z olovnatých cihel. Podobně jako operátor OTER se může pohybovat pouze pro poměrně ploché podlaze, bez sklonu. Jeho maximální nosnost je 60 kg. Aby se zvýšila možnost nasazování teleoperátorů pro opravy atomových elektráren, byl vyvinut mobilní robot s dálkovým ovládáním, který se pohybuje na pásech, a to v několika zemích světa současně. V Anglii je to robot ROMAN, který má nosnost 35 kg a rychlost pohybu po podlaze od 0 do 60 m/min v obou směrech. Je schopen překonávat překážky do výšky 100 mm a pohybovat se i na šikmých plochách se sklonem 15°. Na pásovém podvozku je namontován vlastní kloubový stojanový manipulátor, který provádí naprogramované práce. V Německu byl vyvinut teleoperátor podobného typu pod názvem MF 2. Tento teleoperátor je uváděný jako zařízení střední velikosti, s určením pro nasazování ve volném prostoru a ve velkých místnostech, hlavně pro dekontaminaci, ale lze ho použít i pro inspekci a opravy. Další vývoj pásových teleoperátorů pro jaderné elektrárny používá podvozky opatřené několika pásy, které na sebe kloubově navazují, takže teleoperátor může zaujmout velice různé konfigurace. Většinou je konstrukce těchto teleoperátorů provedena tak, aby jejich šířka byla malá, pro projetí dveřmi v jaderné centrále, a aby po složení byl jejich celkový objem malý, pro umožnění průjezdu i poměrně malými průchody nebo otvory.

V Německu byl takto vyvinut typ MF 3, se čtyřmi pásy. Jeho hmotnost ke 500 kg a jeho rozměry jsou délka 2,26 m, šířka 0,7 m, výška 1,0 m (max. 1,7 m). Vlastní manipulátor je opatřen dvěma rameny o nosnosti 12 kg a 6 stupni volnosti. Robot je dále opatřen 2 TV kamerami, 2 reflektory, 2 stereo mikrofony, jakož i senzory pro měření gama záření a teploty vzduchu. Podobné mobilní roboty s několika pásy vyvinuly také japonské Hitachi a Toshiba, jakož i belgická firma ACEC s názvem VAMPIR, pro údržbu jaderných elektráren. Je to robot modulární konstrukce, který může projíždět chodbami a dveřmi a vzhledem tomu, že délka podvozku je pouze 700 mm a šířka 1 200 mm je nejvyšší rychlost 18 m/min, přičemž operátor vidí okolí pouze prostřednictví TV kamer. Veškeré prvky robota jsou jednotlivě utěsněné, takže mohou pracovat ve vlhku nebo v prachu. Robot je vybaven dvěma kloubovými rameny se silovou zpětnou vazbou pro možnost jemné a přesné manipulace s předměty. Vzdálenost mezi osami obou ramen je 700 mm. Ramena jsou schopna se otáčet kolem své osy a vykonávat vertikální posuv. Ramena mají 6 stupňů volnosti na pohyb čelistí chapadla. Ramena jsou vyrobena ze slitiny hliníku a mohou obsáhnout pracovní prostor o velikosti 4 m2 s nosností 200 N. VAMPIR je napájen energií ze dvou baterií, které lze dobíjet na předem určených místech, ke kterým se robot sám připojí. Při déle trvajících operacích se připojuje k napájení trvale kabelem. U tohoto robotu je zajímavý způsob řešení vjemového navádění. Při tomto způsobu navádění se předpokládá jako základ tzv. chápání okolí a rozpoznávání vlastní polohy robota. Při vjemovém navádění se poloha robota vzhledem ke vzdáleným předmětům zjišťuje vizuální funkcí. Vzhledem k omezeným možnostem pohybu robota v prostorách uvnitř budovy jaderné elektrárny, připraví se její trojrozměrný model, sloužící jako mapa. Mapa se používá jako předběžná informace na plánování pozorování. Navíc lze údaje, které mají být viděny, předpokládat. Podle naváděcího systému se předpokládaný obraz vypočte z mapy, jakož i vzdálenosti pohybujícího se vozidla udávané signálem. Tento se následně porovná se skutečností viděnou vizuální funkcí a provede se výpočet úhlu pro řízení pohonu kol robota a signál pro změnu rychlosti. Vývoj veškerých těchto robotů a teleoperátoru začíná s vývojem vhodných kloubových pracovních ramen, obvykle se 6 až 8 stupni volnosti. Tato ramena se pak používají pro různé aplikace. V USA a v Japonsku vyvíjí roboty, které jsou schopny v jaderných elektrárnách dosáhnout místo nasazení kráčením přes nepravidelnou podlahu, šplháním, scházením ze schodů, procházením nebo přelézáním překážek podle potřeby, otáčení se v pravých úhlech

apod. Dále by měl být robot schopen prošetřit, opravit nebo jinak manipulovat s čerpadly, ventily, výměníky tepla a jiným vybavením. Roboty pro jadernou energetiku patří v současnosti k nejvyspělejším robotickým zařízením využívající prvky umělé inteligence, mobilitu robotů, senzorické vybavení a složité mechanismy. Další možným příkladem aplikace mobilního robotu využívající kloubového pracovního ramene při prováděných různých úkolů je robot HAZBOT III. Byl vyvinut NASA v roce 1990 a prošel několika vývojovými etapami. Nejprve byl využíván při likvidaci požárů a pro manipulaci s nebezpečným materiálem. Následně byl využíván také v jaderném průmyslu s možnosti pohybu v zamořeném prostředí. Poslední verze robotu má elektropohony přizpůsobené tak, aby se mohl pohybovat ve vznětlivé prostředí a tam kde hrozí nebezpečí výbuchu. Robot provádí vyhodnocování prostředí s následným přenosem získávaných údajů operátorovi, který řídí jeho činnosti. Pracovní rameno robotu je umístěno na pásovém podvozku. Robot si umí sám otevřít dveře a je schopen překonávat různé terénní nerovnosti. V současnosti jsou roboty na kolových nebo pásových podvozcích využívané jak v jaderném nebo chemickém průmyslu a v neposlední řadě i v těžebním průmyslu. Roboty se při své práci musí pohybovat v rozsáhlých komplexech budov a proto jsou na ně kladené různé požadavky. Jedním ze základních požadavků je, aby byly roboty řízeny rádiem. Roboty jsou vybaveny různými snímači, TV kamerami apod. Operátor pak vidí na monitoru okolí robota v reálném čase. Pořízené snímky jsou přenášené rádiem a zachycují okolí robota v úhlu 360°. Velikost těchto snímku je okolo 100 MB. Pokud se robot pohybuje v hustém dýmu, mohou nastat potíže ze snímáním okolí.

10.Použití robotů při zásahových prácích Použití zásahových robotů se v současnosti stává velkým trendem a to především, že je snaha co nejvíce chránit osoby, které provádějí záchranné činnosti a to především před účinky požáru, výbuchu a negativním účinkům zplodin požárů na lidský organizmus. První pokus uhasit požár z bezpečné vzdálenosti se datuje na rok 1715, kdy vznikla tzv. hasící bomba. Byl to v podstatě vodou plněný sud s dvěmi kily prážku a zapalovací šňůrou, který byl vhozen do hořící budovy, kde se následně odstřelil. Teprve v minulém a současném století se daří bojovat z ohněm z bezpečné vzdálenosti a to pomocí dálkově ovládaných přístrojů. První systémy byly vyvinuty pro boj s požáry letadel a to proto, že záchrana osob z letadel je obzvláště kritická a obtížná. Při požáru letadel vytvoří uniklé a zapálené palivo „ohnivou stěnu“, která brání zasahujícím jednotkám v záchraně obětí.

10.1.

Historie použití robotu při zásahových pracích

Pro likvidaci požáru na letištích zkonstruovali prof. Ernst Achilles a Dr. Oskar Herterich v roce 1968 pásového robota, který byl transportován na místo zásahu pomocí transportního vozidla. Robot pak opustil toto transportní vozidlo a dále se samostatně pohyboval k hořícímu letounu a pomocí pěny vytvořil průlom „ohnivou stěnou“. Robot byl spojen z transportním vozidlem 120 m dlouhou hadicí, kterou byl dodáván hasící prostředek. Na robotu byla umístěna proudnice. Hadice byla na bubnovém navijáku, který byl umístěném na transportním vozidle a když se robot vracel zpět, byla hadice postupně navíjená. Tento robot byl 850 kg těžký, 1,2m široký a i s hasícím monitorem 2,8 m dlouhý a díky vlastní baterii byl energeticky nezávislý. Byl vybaven několika pěnovými tryskami, díky kterým se snadno vytvořil průlom „ohnivou stěnou“. Pěnová tryska vyráběla pěnu z vody a pěnidla. Tato pěna vytvořila „koberec“, který oheň udusil.

V roce 1972 vyzkoušeli pařížští profesionální hasiči vysoce výkonný hasící monitor Sparfeu, který byl zabudován na motorizovaném dálkově řízeném podvozku. Ve stejném roce je v Jokohamě představen hasící robot s vodním dělem a zabudovanou kamerou, který mohl proniknout do hořícího domu. Tento robot byl asi 6000 kg těžký a dosahoval rychlosti 15 km/h a díky svým ozubeným kolům uměl překonat schodiště.

10.1.1. Nerealizované návrhy Z důvodu, že letadlová kabina vydrží proti požáru hořlavého paliva přibližně 130 sekund, ale tak rychle nebyli schopni záchranáři dorazit na místo události (v současnosti je výjezd letištních hasičů do dvou minut), navrhuje v roce 1971 prof. Achilles, mezinárodně proslulý znalec pro likvidaci požáru a dřívější řiditel Frankfurtských hasičů, při požáru letadel použití tzv. hasící raketu. Na základě v té době existující raketové techniky vyvinul Achilles i s Honeywellem požární hasící systém přiléhající k letišti, který se nazývá FLORIAN. Raketa by mohla v letu odhodit 50 kg hasícího prostředku na předem dané místo. Z řídící věže nebo z jiného stanoviště by bylo zjištěno, kde přesně letadlo hoří a během sekund by byla vypočtena dráha letu a shoz pro hasící prostředek a odpálená dálkově řízená hasící raketa. Nádrž s hasícím prostředkem by se přesně otevřela nad ohniskem požáru a požár by se udržoval v takovém stavu, do doby než by přijeli hasiči. Jelikož užitná zátěž s 50 kg nebyla dostatečná, tak Achilles ve spolupráci s brémskou firmou ERNO v roce 1972 navrhl dálkově řízené zařízení s kapacitou 500 kg hasícího prostředku. Všechny osobní letadla měla být vybavena nouzovými frekvencemi, jejich signály by byla hasící řízená střela naváděna k havarovanému letadlu automaticky, tím by odpadla dosavadní dlouhá doba vyhledání havárie. Kamera zabudována v řídící střele by přenášela obraz z místa nehody pomocí vysílačky k řídícímu středisku. Dvanáct těchto řízených hasících raket by mohlo být v těsném sledu a za každého počasí vystřeleno z vrhače raket k místu události. Letící hasící raketa rychlosti 100 m/s by zamířila na místo události. Byla by řízená pomocí automatického pilota a z výšky 30 m by shodila 500 kg hasícího prostředku na místo událostí. Jejich akční rádius by byl 8 km. Raketa by byla na více použití a pomocí padáku by přistála na místo, o kterém by se předem rozhodlo v řídícím středisku. Tato raketa byla navrhována podle německé rakety V1, plně naložená by vážila 750 kg a byla by 4,6 m dlouhá. Tento návrh však nebyl realizován a to především pro svoji náročnost a nákladnost.

Ve Spojených státech v roce 1968 realizovala Generals Dynamics společně s FireCat prototyp dálkově ovládaného robota k boji proti požáru, tento návrh byl v roce 1973 přihlášen na patentovém úřadě. Tento mini hasící dálkově ovládaný robot, jehož základem je 1,2 m

dlouhé pásové vozidlo, má možnost dálkově nastavit směr trysek. Tento robot měl za sebou táhnout hadici pro zásobování vodou, ale bohužel neměl potřebnou sílu k tomuto úkonu a proto se dále nepokračovalo v jeho vývoji.

10.2.

Nejmodernější a v současnosti používáni roboti při zásahových pracích

Hasící roboti jsou nasazovány tam, kde je nasazení člověka velmi nebezpečné, jako např. u hašení budov, kde hrozí zřícení, u ochlazování nádrží z nebezpečnou látkou, u transportu tlakových láhví z místa požáru apod.

Výzkumné oddělení požárníků v Tokyu vyvinulo několik robotů: Rainbow 5, FireSearch, WaterSearch, RoboCue a T 52 Envyru.

Rainbow 5 slouží k boji s velkými požáry s extrémním vývinem tepla nebo rizika výbuchu. Tento robot je obzvlášť vhodný pro použití u požáru oleje, tak i u leteckých katastrof, nehod nákladních vlaků a nehod v petrochemickém průmyslu. Je vyroben z vysoce odolných slitin a jeho povrch je žáruvzdorný. Jeho předností je, že je schopen doručit na požářiště velké množství vody nebo pěny. Může být řízen přes kabel nebo bezdrátově. Je vybaven několika televizními 3D kamerami, které dovolují kontrolovat požár. Tento robot má ale také své nevýhody, jimiž jsou především jeho velikost a zásobovací hadice, kterou táhne za sebou a ta jej omezuje v manévrováni. Je 4 m velký a 2 m široký.

FireSearch je velmi malý robot a slouží pouze pro zjištění požáru. Má variabilní jízdní výšku a je vybavený hledacím světlometem, otočnou kamerou, snímačem teploty a manipulačním ramenem.

Watersearch je robot, který je určen pro práci pod vodou, kde má za úkol pátrat a pomáhat potápěčům při záchraně osob. S přídavným zařízením je schopen vyzvednout osoby z vodních ploch.

RoboCue jeho doménou je záchrana osob ze staveb. Tento robot vyváží osoby z hořících budov a to především z továren obchodních domů, skladišť, z metra a v oblastech kde hrozí nebezpečí výbuchu, leteckých katastrofách a chemických zařízeních. K tomuto účelu je vybaven hledacími světlomety a několika kamerami. Za zhoršených viditelnostních podmínek

při vývinu kouře ho v orientaci podporují infračervené senzory, ultrazvukové snímače, jakož i kontaktní senzory, potřebné k vypátraní osob. Přes reproduktor je možno komunikovat s těmi, kteří potřebují pomoc. Robot je také vybaven bombou na kyslík, která umožňuje osobám dýchat čerstvý vzduch.

T 52 Envyru je poslední novinku, kterou zkouší požární sbor Tokia. Jedná se zatím o prototyp s označením T 52 Enryu, který vyrobila společnost TMSUK Robotics ve spolupráci s technickou Universitou Kjóto. Tento 3.5 m vysoký a 5 tun těžký robot na pásovém podvozku, určený pro extrémní záchranné operace, je pro svojí neuvěřitelnou sílu schopen uzvednout velmi těžké předměty, stejně tak je i schopen vniknout do hořícího objektu a zachraňovat lidi. Je odolný velkému žáru a pohyby jeho elektronických rukou jsou naprosto shodné jako pohyby rukou člověka. T-52 Envyru může být ovládán přímo jedním záchranářem, který sedí v jeho kabině, nebo se dá ovládat dálkově z řídícího střediska, které je umístěné v kamiónu. Pro přenos údajů je robot vybaven sedmi digitálními kamerami, každá má rozlišovací schopnost 6.8 mega pixelů.

Další hasící robot, který stojí za zmínku, je hasicí robot anglické firmy Ai Security, který je poháněn pásově a je vybaven hasícím monitorem. Má dva vodiče, jeden pro vodu a druhý pro elektrickou energii. Tato platforma může být použitá i pro jiný systém jako je např. pro manipulátor.

Tvůrcem servisního robota, používaného v požární ochraně v České republice je společnost 1. Robotická s.r.o. Podařilo se vyvinout stroj, který je světově unikátní v řadě parametrů. Jeho vývoj byl zaměřen především na schopnost likvidace nebezpečí výbuchu tlakových lahví. Robot má v užívání Hasičský záchranný sbor hl. m. Prahy. Tvůrci tohoto projektu nazvali tohoto robota Brouček I a upravenou verzí původního robota je Brouček II. V současné době je tento robot mimo provoz, z důvodů komplikovaných technických závad.

Brouček I je dálkově ovládaný robot určený pro zásahy v rizikovém prostředí, při požáru, v prostředí s nebezpečím výbuchu a při chemickém nebo bilogickém ohrožení. V tomto prostředí může:

•

MANIPULOVAT s předměty o hmotnosti do 150 kg, například s tlakovými lahvemi

•

HASIT požár proudnicí nesenou na paži

•

pomocí čelistí STŘÍHAT hadice, dráty nebo lana

•

provést PRŮZKUM nebezpečné oblasti

Brouček II odstraňuje nedostatky původního robota a navíc získává nové vlastnosti, které mu umožní lépe plnit jeho poslání. Hlavní změnou je umístění paže, která je posunuta směrem dopředu, čímž se značně usnadní manipulace, a navíc je nyní možné paži odmontovat a robota použít bez ní. Proudnice je totiž na novém robotu umístěna na skříni, čímž se zjednodušila konstrukce, zvýšila spolehlivost a zlepšilo chlazení robota. Robot bez paže je menší, stabilnější a může bez problému hasit požár, neboť proudnice je na skříni namontována otočně.

Další robot, který se používá u nás se robot Teodor od Německé firmy Telerob, tohoto robota mají ve vlastnictví pyrotechnické služby POLICIE ČR.

Teodor je vhodný pro pyrotechniky, hasiče i pro průmyslové použití. Je specielní prostředek manipulace bez přímé účasti a ohrožení zasahujícího pyrotechnika. Robot je určen k prvotnímu průzkumu nebezpečného materiálu (možného improvizovaného výbušného systému) ve volných prostorech, budovách, pod dopravními prostředky apod. nebo ke zřízení přístupu do uzavřených prostorů. Je vybaven dálkovým ovládáním s videokamerou, rentgenovým zařízením k prohlížení nebezpečného nebo podezřelého předmětu, hydraulickým ramenem k manipulaci s nebezpečným materiálem, rozstřelovacím zařízením k ničení nástražných výbušných systémů, zmrazovacím zařízením k zamezení přechodu iniciačního impulzu od roznětného prvku k výbušnině. Pomoci přídavných přístrojů a zařízení může robot řezat plech, vrtat otvory ve zdi, rozbit okno a odtáhnout vozidlo.

Další významná firma, která se zabývá vyvíjením a výrobou robotů, které jsou určeny pro zásahové práce, je již dříve zmíněná Německá firma Telerob. Tato firma např. vyvinula robota pod názvem Safety Guard, Firerob, MF 4, či již zmiňovaného robota Teodora.

Safety Guard je určen k částečně automatizovanému zdolávání požárů jakož i k technické pomoci ve velmi nebezpečném prostředí s bezprostředním rizikem ohrožení života hasičů. Jeho široké spektrum nasazení ho předurčuje zejména pro tyto úkoly: •

bezpečný průzkum místa zásahu;

•

detekce potenciální výbušniny;

•

vyhledávání osob v nepřístupných oblastech;

•

transport tlakových lahví,hašení požárů;

•

uzavírání kohoutů.

Vznik a potřeba tohoto stroje byla dána nadměrným rizikem podnikových hasičů chemičky BASF AG při zásahu. Na vývoji a výrobě robota Safety Guard spolupracovali Ministerstvo financí, Vývoj technologií Baden-Wurttemberg, Stuttgart Projektleitung, Fraunhofer Institut Produktionstechnik und automatisierung (IPA) Stuttgart, Telerob Gesellschaft Fernhantierungstechnik mbH, Ostfildern ,Iveco Magirus Brandschutztechnik GmbH,Etp electronics trading & production, Freiburg, FAW vědecko-výzkumný ústav, universita Ulm, podnikový sbor hasičů BASF a Ludwigshafen. Tento robot se umí neomezeně pohybovat na schodišti a to i bez využití pomocného zařízení. Robot je vybaven kabelem a hadicí (k zásobování energií, hydraulikou a vzduchem, dále má video-kabel). Pásy i samotná konstrukce robotu je odolná vůči kyselinám, louhům i proti kontaminované hasicí vodě. Je dálkově ovladatelný na vzdálenost 60 m a jeho doba nasazení je nejméně 1 hodina (závisí na typu činnosti, kterou provádí). Je vybaven manipulátorem ke konání úkonů ve zvláštních situacích.Dále je vybaven videokamerou, IR-kamerou, senzory pro analýzu vzduchu a měření teploty. Tyto naměřené hodnoty se dají přenášet jak kabelem, tak i bezdrátově. Ruka umí vrtat do tvrdých materiálů do hloubky 100 mm. Dále je tento robot uzpůsoben k rozebrání konstrukcí od izolace, k řezání, šroubování, uzavírání ventilů a kulových kohoutů. Robot je dále vybaven pojistkou proti převrácení. Jeho nejvyšší pracovní dostup je 4m do výšky a 1 m do boku. Dále má vlastní systém navigace pro rozpoznávání a překonávání překážek a potřebnou senzoriku pro použití v nepřístupném a zakouřeném i výbušném prostředí. V současné době je robot v činné službě u podnikových hasičů BASF. Tento robot zasahuje i mimo chemičku.

Robot Safety Guard patří pro svoji všestrannost a vybavenost k nejlepším robotům svého druhu, snad jeho jedinou nevýhodou je jeho vysoká pořizovací cena, která se pohybuje v řádech několika miliónu korun.

Firerob není tak multifunkční jako robot Safety Guard, je určen „pouze“ na hašení v nebezpečném prostředí. Tento robot je jako Safety Guard je odolný vůči kyselinám, louhům i proti kontaminované hasicí vodě.

MF 4 je celosvětově nasazován u speciálních jednotek armády, policie a také bezpečnostních služeb a to pro bezpečnou manipulaci s explozivními nádržemi nebo předměty. MF 4 má tepelná štít, který odolá i flash overu. Vnitřní prostor robotu je chlazen CO2, jeho pásy jsou taktéž odolné proti vysoké teplotě. U hašení se dá použit jako transportní jednotka, může například dovést potřebné věci k místu požáru, či naopak je odtamtud odvést.

11.Vyhodnocení podmínek pro nasazení robotu při mimořádných událostech Z výše uvedených částí diplomové práce vyplívá, že nasazení robotů při mimořádných událostech je vhodné především pro tyto činnosti: •

k hašení požáru;

•

k manipulaci z nebezpečným materiálem;

•

k monitorování místa události;

•

k vyhledávání osob na místě události vedoucímu k záchraně osob;

•

k provádění činností v zamořeném prostředí.

Aby mohl být robot nasazen k těmto činnostem, musí splňovat mnoho požadavků. Jedná se především o požadavky na typ podvozku, na vlastnosti konstrukce robotu, na vybavenosti senzorikou (vnitřní a vnější), na nástavbě robotu apod. Roboty mohou být určeny, buď pro jednu z těchto činností a nebo mohou být komplexní pro využití více činností.

Robot určený k hašení požáru

Na tyto roboty jsou kladeny především požadavky na jejich mobilitu. Asi nejvhodnější typ pro použití k hašení požáru je pásový podvozek nebo kolový podvozek popřípadě hybridní (kolo – pás). Na použití typu podvozku záleží, v jakém prostředí se bude robot při hašení požáru pohybovat. V případě, že robot bude muset dojet k místu události přes členitý terén a bude muset překonávat překážky např. typu schody, je nejvhodnější použít podvozku pásového popřípadě hybridního, v opačném případě stačí použít podvozek kolový. V jedné z kapitol diplomové práce byla zmíněna i vhodnost nasazení kráčejících robotů (pro schopnost překonávat překážky), ale v současnosti je jejich praktické použití v této oblasti nerealizovatelné. Další požadavek je kladen na konstrukci robotu, která by měla odolávat vysoké teplotě a vlivům chemických látek (to se týká i kol popřípadě pásů), které při své činnosti bude vystaven.

Aby robot mohl vykonávat svou činnost (hašení), musí být také vybaven nadstavbou k tomuto účelu vhodnou. Nejlepší je využití hasícího monitoru. Robot, který je určen k hašení, by mohl mít také manipulační rameno, aby se dal využít komplexněji, ale přímo k využití ke své činnosti jej nepotřebuje. Pro úlohy tohoto typu lze využít jak autonomní roboty tak také roboty naváděné operátorem. U autonomních robotů jsou kladeny velké požadavky na operační systém a to podstatně zvyšuje nákladnost a náročnost, protože autonomní pohyb je velmi těžko realizovatelný, proto jsou častěji používané roboty naváděné operátorem. Operátorem řízené roboty mohou být naváděny buď to dálkově nebo přes kabel, který by si robot „táhl“ za sebou. Dalším požadavek je kladen na zdroj energie, který si robot buď nese sám a nebo je napájen pomocí kabelu na dálku. Současné konstrukce robotu ve většině případů využívá elektropohonů, proto se ve většině případu jedná o zdroj elektrické energie. Velmi důležitým aspektem je vybavení robotu senzory a kamerami. Počet a druh senzorů zaleží na servisní činnosti, kterou robot bude vykonávat a jaké data z místa události má získávat. Kamery mají ve většině případu za úkol sledování okolí robotu a pomocí těchto kamer je také robot ovládán operátorem. Jako příklad robotu, který se používá k hašení, lze uvést robota Rainbow 5, který je popsán v předchozí kapitole.

Robot určený k manipulaci s nebezpečným materiálem

Roboty určené k manipulaci s nebezpečným materiálem se používají např. k vyhledávání a manipulaci s výbušným materiálem jako jsou např. nastražené bomby, k manipulaci s hořícími tlakovými láhvemi apod. Co se týká podvozku robotu, určeného pro tuto činnost, je to stejné jako u předchozí činnosti. Jelikož je zde velmi důležité, aby byl robot co nejstabilnější, tak je mnohem výhodnější použití pásového podvozku. Na konstrukci jsou kladeny podobné požadavky, jako u předchozí činnosti, jelikož robot se dá využít také např. na odvoz nebezpečného materiálu z místa nežádoucí události, jako je např. požár. Robot, aby mohl vykonávat manipulační činnost, je vybaven manipulačním ramenem. Vlastnosti tohoto ramene určují schopnosti a využitelnost robotu pro danou činnost. Jedná se především o nosnost ramene a o možnosti polohování.

Tyto roboty jsou ve většině případů naváděny operátorem. Operátor pomocí kamer a senzorů, provádí manipulaci s předměty prostřednictvím manipulačního ramene. Jako příklad robotu, který se používá pro manipulaci s nebezpečným materiálem, je robot Teodor, který popsán v předchozí kapitole.

Robot určení k monitorování místa události

Roboty určené k monitorování místa události se využívají ke zjišťování přítomnosti chemických a biologických látek v ovzduší zkoumaného terénu nebo druhu záření s vyhodnocením potřebných údajů, jako je určení typu látky nebo záření, množství koncentrace, dále také k monitorování nedostupných míst pro člověka apod. Roboty nejsou v tomto případě vybaveny manipulační nástavbou, ale pouze kamerami a senzory ke zjištění záření, chemických látek apod. Používají se jak autonomní roboty tak také roboty naváděné operátorem. Obraz snímaný z jedné nebo více kamer umístěných na robotu je přenášený buď bezdrátově nebo po kabelu na monitor k operátorovi, který sleduje monitorované prostředí. Servisní roboty pro tyto aplikace se mohou pohybovat po schodech, přejíždět obrubníky, pohybovat se v chodbách nebo potrubí kanálu apod. Musí být odolné vůči mokrému prostředí popřípadě vyšším teplotám a schopny monitorovat v okruhu 360° bez možnosti natáčení celého robotu. Pro tyto monitorovací činnosti mohou být také omezeně použity i roboty předcházejících dvou typů v případě, kdy budou vybaveny senzory, které by zajistily tuto činnost.

Robot určený k vyhledávání osob na místě události vedoucímu k záchraně osob

Robot určený k této činnosti by měl být co možná nejmenších rozměrů, aby se dostal do nepřístupných oblastí jako např. do zřícené budovy apod. Nejvýhodnější je použití pásového podvozku. Velmi zajímavé je i použití plazivých robotů, ale zatím je to realizovatelné pouze laboratorně. Robot by měl i přes svoji malou velikost umět překonávat nejrůznější překážky a umět se pohybovat v členitém prostředí. Dále by měl být vybaven podobně jako robot určený pro monitorovací činnost, tedy především kameru schopnou monitorovat v okruhu 360°.

Je třeba nutno podotknou, že toto použití je pouze teoretické a ještě musí být vyřešeno mnoho aspektů, aby byl robot prakticky použitelný při této činnosti..

Robot určený k provádění činností v zamořeném prostředí

Někdy se musí robot pohybovat při své činnosti jako např. při monitorování, manipulaci s nebezpečnými předměty, hašení apod. v zamořeném prostředí. Toto může být zamořeno např. silnou radiací nebo chemickými látkami apod. Konstrukce robotu musí být řešena tak, aby nedošlo v důsledku zamoření prostředí k jeho poruše nebo k vyřazení z funkce některých senzorů a zároveň, aby se povrch robotu dal snadno dekontaminovat.

12.Závěr Roboty nasazované při mimořádných událostech musí vykonávat řadu náročných úkolů. V současnosti jsou použitelní např. k hašení požáru, k manipulaci z nebezpečným materiálem, k monitorování místa události, k vyhledávání osob na místě události vedoucímu k záchraně osob, k provádění činností v zamořeném prostředí. To sebou nese i speciální požadavky na jejich konstrukce. Další požadavky jsou např. požadavek na to, aby se uměly samy rozhodovat při pohybu v neznámém terénu, uměly překonávat terénní překážky, mohly manipulovat s předměty o různých hmotnostech, mapovat neznámý terén apod. Zároveň se požaduje, aby získané informace (data) byly v reálném čase k dispozici na monitoru u operátora. Tyto požadavky pak ovlivňují tvar a provedení robotů včetně specifických konstrukcí chapadel. Konstruktéři robotů použitelných při mimořádných událostech se snaží vytvářet takové typy, aby byly aplikovatelné především v prostředích nebezpečných pro člověka. Jedná se o velmi složitý úkol, jelikož velmi vysoká pořizovací cena, vysoká náročnost na obsluhu robotu a jeho opravy, omezuje v jeho použití v praxi. V současnosti je velký problém doprava robotu na místo události a příprava k akceschopnosti, kde by měl robot zasahovat, která trvá ve většině případu dlouhou dobu, jedním z důvodu je např. malý početní stav těchto robotů. Podle mého názoru dnes využívané roboty mají pouze omezené použití v praxi, jelikož zařízení nejsou ještě dokonalá, aby mohli nahrazovat práci záchranářů při mimořádných událostech. Na druhou stranu z rozvojem bioniky , biomechaniky, biorobotiky, informatiky, výpočetní techniky, umělé inteligence, se v budoucnosti roboty používané při mimořádných událostech (i jiných nestrojírenských oborech), stanou důležitým prvkem a budou adekvátně nahrazovat např. práci záchranářů.

Seznam literatury [1] BARTLOVÁ, I., PEŠÁK, M. Analýza nebezpečí a prevence průmyslových havárií II. 1.vyd. Ostrava: Edice SPBI Spektrum, 2003. 138 s. ISBN 80-86634-30-2 [2] KÁRNÍK, L. Servisní roboty. VŠB – TU Ostrava, 2004, 139 s. ISBN 80-248-0626-6 [3] KÁRNÍK, L., NOVÁK-MARCINČIN, J. Biorobotická zařízení. Opava: MÁRFY SLEZKO, 1999. 183 s. ISBN 80-902746-0-9

[4] KÁRNÍK, L. Robotizace v nestrojírenských oborech. VŠB – TU Ostrava, 2000. 62 s. ISBN 80-70-78-739-2

[5] KNOFLÍČEK, R. Projektování mobilních robotických soustav ve vztahu k jejich aplikaci s přihlédnutím k optimalizaci pohonných jednotek. Brno: Edice Habilitační a inaugurační spisy, sv. 40, 2000. ISBN 80-214-1743-9

[6] HANUŠKA, Z. Rizika požáru, havárií nebezpečných látek v České republice s návrhem organizačně technických opatření v činnosti jednotek požární ochrany. Disertační práce. VŠB – TU Ostrava, 1997. 117 s.

[7] HAVLÍČKOVÁ, M. Hodnocení zdravotních rizik při požárech. Diplomová práce. VŠB – TUO Ostrava, 2000. 41 s.

[8] NERUDA, O., PROUZA, Z. Problematika zásahů při událostech s radiačním rizikem. Praha: Seidl – FACOM, 1992. 30 s. ISBN 80-901368-2-6

[9] SCHRAFT, R. F., VOLZ, H. Serviceroboter. Springer – Verlag, Berlin 1996

[10] Zákon ČNR č. 133/1985 Sb., o požární ochraně ve smyslu pozdějších předpisů, úplné znění 413/2005 Sb.

[11] http://www.army.cz/scripts/detail.php?id=6343

[12] http://www.hpedsb.on.ca/sg/quinte/park/security_page.html

[13] http://www.pozary.cz/clanek.asp?id_clanku=1982

[14] http://www.pozary.cz/clanek.asp?id_clanku=2934

[15] http://www.roboticka.cz/roboty.php

[16] http://www.15zzb.cz/Private/technika.htm

Seznam příloh

Příloha 1: Obrázky robotů používaných při mimořádných událostech

Příloha 2: Konfigurace mobilního teleoperátoru MF 3

Příloha 1: Obrázky robotů používaných při mimořádných událostech Příloha 1 ukazuje roboty, které jsou používané v České republice a ve světě. Jedná se o roboty: Rainbow 5 (obr. 4), T-52 Envyru (obr. 5), RoboCue (obr. 6), Watersearch (obr. 7), Firesearch (obr. 8), Safety Guard (obr. 9), Brouček I (obr. 10), Brouček II (obr. 11), Hazbot III (obr. 12), Teodor (obr. 13), MF 2 (obr. 14), MF 3 (obr. 15), MF 4 (obr. 16), Firerob (obr. 17)

Obr. 4 Raibow 5

Obr. 5 T-52 Envyru

Obr. 6 RoboCue

Obr. 7 Water search

Obr. 8 Firesearch

Obr. 9 Safety Guard

Obr. 10 Brouček I

Obr. 11 Brouček II

Obr. 12 Hazbot III

Obr. 13 Teodor

Obr. 14 MF 2

Obr. 15 MF 3

Obr. 16 MF 4

Obr. 17 Firerob

Příloha 2: Konfigurace mobilního teleoperátoru MF 3

Obr. 18 Mobilní teleoperátor MF 3

Obr. 19 Různé konfigurace mobilního teleoperátoru MF 3