Jak naučit malé létající roboty vnímat okolní svět

Praha 25. března 2025 (PROTEXT) - Cenu Wernera von Siemense za první místo v kategorii Nejlepší disertační práce získal Ing. Pavel Petráček, Ph.D., z Fakulty elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze za disertační práci s názvem Robustní lokalizace UAV v percepčně-degradovaných prostředích.

Fotogalerie: Cena Wernera von Siemense za nejlepší disertační práci

Jedním z nejkritičtějších problémů pro praktické použití bezpilotních letounů (UAV) je možnost jejich nasazení v prostředích bez satelitního signálu a za špatné viditelnosti. Přitom největší přidanou společenskou hodnotu nabízejí nejmenší letecké roboty v prostředích, která jsou pro člověka nebezpečná, typicky právě z důvodu špatné viditelnosti kvůli přítomnosti hustých prachových mračen či nebezpečných chemických látek ve vzduchu. Práce Pavla Petráčka dává malým létajícím robotům schopnost vnímat svět kolem nich pomocí vlastních senzorů, porozumět mu v situacích, kdy je z jejich pohledu svět částečně skrytý a zkreslený, a schopnost jednat rychle a efektivně na základě omezených informací, které jsou tyto malé roboty schopny vnímat.

Roboty mohou pracovat i tam, kde nemůže člověk

Hlavním účelem malých leteckých robotů je nahradit práci člověka tam, kde je to pro něj nebezpečné. Může to být z důvodu špatné viditelnosti, přítomnosti hustých prachových mračen nebo nebezpečných chemických látek ve vzduchu, kvůli přílišnému hluku nebo teplotě anebo se může jednat o pohyb poblíž pro člověka nebezpečných pohyblivých strojů. Pro robotické vnímání jsou pak taková prostředí typicky velkou výzvou z důvodu přítomnosti degradací, které znemožňují přesnou a rychlou orientaci. Pod pojmem degradace si v tomto kontextu lze představit let v naprosté tmě, let v hustém prachovém mračnu či let v dlouhém betonovém tunelu bez jakýchkoliv vizuálních a geometrických struktur, které by mohly být pro orientaci využity.

Druhou oblastí zájmu jsou repetitivní a časově náročné kontrolní činnosti v těžce přístupných anebo rozlehlých oblastech. Mohou to být každodenní inspekční práce ve strojírenských halách elektráren, přesné dokumentační práce ve vysokých průmyslových nebo historických budovách, jako jsou katedrály, kostely apod., anebo automatizované inventury velkoprostorových a vysokých skladů.

Všude tam má nasazení tohoto výzkumu potenciál zlepšit a automatizovat širokou škálu procesů naskrz mnoha průmyslovými odvětvími a může zefektivnit výrobu, umožnit sběr dat v těžce přístupných prostorách a potenciálně zachraňovat životy.

Na druhém místě se v kategorii disertačních prací umístil Ing. Jiří Junek, Ph.D. z Fakulty mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Technické univerzity v Liberci s prací Zobrazování doby života fluorescence metodou RATS v konfiguraci jednopixelové kamery, třetí místo získala Ing. Veronika Stieglitz, Ph.D. z Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze za práci Simulace a aplikace pokročilých nanovrstev a optických prvků pro rentgenové zobrazování kosmických objektů.

Překvapivé chování diamantanového ligandu

 

Cenu Wernera von Siemense za první místo v kategorii Nejlepší diplomová práce získal Ing. Jiří Navrátil z Fakulty technologické Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně za diplomovou práci s názvem Syntéza ligandu na bázi 4,9-disubstituovaného diamantanu a studium jeho supramolekulárních vlastností.

Fotogalerie: Cena Wernera von Siemense za nejlepší diplomovou práci

Práce Jiřího Navrátila se zabývá studiem tvorby supramolekulárních komplexů typu hostitel–host, kde v roli hostitelských molekul vystupují makrocyklické sloučeniny z rodiny cyklodextrinů a cucurbit[n]urilů a v roli hostující molekuly ligand na bázi axiálně disubstituovaného diamantanu. Cílem práce bylo připravit příslušný ligand a následně detailně prozkoumat jeho supramolekulární chování. Získané výsledky byly překvapivé a velmi zajímavé: jedná se o první dikationtový ligand na bázi diamantanu, tvořící velmi stabilní hostitel–host komplexy s makrocykly z rodiny cyklodextrinů, a současně o první práci popisující schopnost diamantanové klece tvořit v danou chvíli supramolekulární komplexy s více než jednou (stejnou nebo různou) makrocyklickou sloučeninou.

Sloučenina, která na sebe nechala tři roky čekat

Diamantanoidy nemají ve svém názvu obsaženo slovo "diamant“ jen tak náhodou. Obecně lze jejich struktury odvodit od základních stavebních jednotek diamantu – známého nerostu složeného pouze z atomů uhlíku. Nejmenším z řady diamantanoidů je adamantan, tricyklický uhlovodík izolovaný ve 30. letech 20. století Stanislavem Landou z hodonínské ropy.

"Představa, že mým úkolem bude syntetizovat molekulu s doposud nepopsanou strukturou, a pakliže budu úspěšný, budu se moci věnovat studiu jejího supramolekulární chování, mě ihned zaujala. Právě skutečnost, že budu první, kdo tuto látku připraví, mne na tom fascinovala asi nejvíce. Proto jsem se s chutí, hned v létě mezi prvním a druhým ročníkem, vrhl do práce, čímž započala moje téměř tříletá cesta směrem ke kýženému ligandu,“ vzpomíná Jiří Navrátil.

Dlouhá cesta k cíli

Cesta k cíli nebyla jednoduchá. První desítky miligramů vysněného ligandu držel Jiří Navrátil v rukou až po třech letech "syntetické dřiny“, kdy v některých případech bylo zapotřebí pečlivě optimalizovat reakční podmínky. Trpělivost a vynaložené úsilí se nakonec vyplatily. Nový diamantanový ligand všechny překvapil svými neočekávanými vlastnostmi.

Druhé místo v kategorii diplomových prací obsadil Ing. Ondřej Procházka z Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze s prací Plánování trajektorie pro autonomní přistání vícerotorové helikoptéry na loď, na třetím místě se umístil Ing. Michael Foltýn z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně s prací Plazmonika neušlechtilých kovů.

Cenu Wernera von Siemense pořádá již 27 let český Siemens v partnerství s významnými představiteli vysokých škol a Akademie věd ČR, kteří jsou i garanty jednotlivých kategorií a podílejí se na vyhodnocení nejlepších prací. V nezávislých porotách letos zasedlo 51 odborníků a zástupců akademické obce. Svým rozsahem, výší finančních odměn i historií je Cena Wernera von Siemense jednou z nejvýznamnějších nezávislých iniciativ tohoto druhu v České republice.

Kontakt:

Siemens, s.r.o., Communications

Mariana Kellerová

E-mail: mariana.kellerova@siemens.com

Sledujte naše novinky na X: https://x.com/SiemensCzech

Připojte se k nám na Facebooku: http://www.facebook.com/SiemensCzech

ČTK Connect ke zprávě vydává obrazovou přílohu, která je k dispozici na adrese http://www.protext.cz.