Jediným, komu se dosud podařilo na vlastní kolečka prozkoumat planetu Mars, bylo pět robotických vozítek. Prvním byl už před téměř třiceti lety malý Sojourner. Dnes tamní duny brázdí Perseverance, robot velký jako auto, a hledá známky života.
Všichni tihle roboti jsou výsledkem dlouhých desetiletí práce těch nejlepších vědců a robotických inženýrů. Brzy se vydají prozkoumat i další planety a měsíce. Vesmírní roboti ale představují jen špičku ledovce. Francouzi by řekli „Crème de la Crème“ – tedy volně přeloženo „nejlepší z nejlepších“.
Roboti v našem každodenním životě
Méně sofistikovaní roboti se už stali běžnou součástí našich životů. Robotické vysavače, kuchyňští pomocníci nám pomáhají každý den nebo pracují v továrnách.
Nově vyvíjení humanoidní roboti, jako je třeba Atlas od Boston Dynamics nebo Optimus od Tesly, nás pak nepřestávají udivovat svými neustále se zlepšujícími dovednostmi. Skoro jako kdybychom je měli už za pár let začít potkávat na ulici.
Představujeme českou stavebnici Brian pro mladé mozky
Robotika je dnes nesmírně perspektivní obor. Vyžaduje však stálý přísun nových čerstvých mozků, které budou přicházet s originálními nápady a vyvíjet čím dál tím lepší robotické technologie a pomocníky.
To je i jeden z důvodů, proč v Česku vznikla nová robotická stavebnice jménem Brian. Jejím cílem je umožnit studentům středních a vysokých škol vyzkoušet si stavbu vlastních jednoduchých robotů a případně se s nimi také účastnit dobře známé RoboSoutěže.
Brian jako česká náhrada za LEGO Mindstorms
Brian se nápadně podobá známé LEGO stavebnici Mindstorms, což vůbec není to náhoda. Robotičtí nadšenci z celého světa včetně těch českých dlouhá léta využívali Mindstorms k tvorbě nejrůznějších typů robotů včetně soutěžních. Jenže LEGO se rozhodlo s výrobou a prodejem stavebnice na konci roku 2022 skončit. A tak byla potřeba náhrada.
Zrozeno na ČVUT: Cíl? Pokračování RoboSoutěže
Přestože je stále možné stavebnice Mindstorms sehnat, například z druhé ruky, do budoucna to bude stále obtížnější a dražší. Aby mohla zmiňovaná RoboSoutěž lákat k účasti nové talenty, vznikl Brian. Autorem projektu je Ing. Martin Hlinovský, Ph.D., z Českého vysokého učení technického (ČVUT), Fakulty elektrotechnické v Praze, který je zároveň i hlavním organizátorem RoboSoutěže.
Na rovinu přiznává, že cílem bylo vyvinout kostku, která bude kompatibilní s původní kostkou z Mindstorms. Vlastní stavebnice, co se týká technických dílů, vychází z LEGO Mindstorms EV3 a je doplněna o některé zajímavé dílky ze Spike Prime.
Obsah stavebnice Brian: Kostka, motory a senzory
Brian obsahuje 1384 konstrukčních a spojovacích dílů kompatibilních se stavebnicemi LEGO, 3 motory (2x velký, 1x střední), 2 dotykové senzory, 1 ultrazvukový senzor, 1 gyroskopický senzor a 1 světelný senzor.
Mozkem celého projektu, potažmo každého robota, je programovatelná kostka Brian. Ta nabízí 4 porty pro připojení senzorů a 4 porty pro připojení akčních členů, třeba právě motorů. Součástí balení jsou ještě USB-C kabel, spojovací kabely a SD karta, přes kterou se do Briana dostávají programy.
Programování kostky Brian: MicroPython a Scratch
Kostku Brian lze programovat s pomocí jazyka MicroPython nebo ve vizuálním prostředí Scratch/BriVis. Kostku jde také připojit k počítači, brzy i wi-fi a časem i k telefonu. V plánu je i možnost propojovat více kostek mezi sebou.
Brian umí také přehrávat zvuk pomocí vestavěného reproduktoru nebo 3.5mm jacka konektoru běžně používaného třeba u sluchátek nebo reproduktorů. Váš robot tak může klidně umět mluvit nebo dokonce i naslouchat.
Zpětná kompatibilita s LEGO Mindstorms (NXT a EV3): Využijete i staré díly
Kostka Brian je zpětně kompatibilní se senzory a motory z původních Mindstorms verze NXT a EV3. To proto, aby žáci, studenti i nadšenci mohli se stavebnicí využívat i ty díly nebo celé stavebnice, které už mají. A funguje to i opačně – senzory a motory z Briana propojíte s kostkami původních Mindstorms.
Vývoj a výroba: Od nápadu po finální produkt
Martin Hlinovský nosil v hlavě nápad svou vlastní stavebnici už delší dobu. Koncem roku 2023 zadal její výrobu firmě Voltavian, kde pracuje jeden z Hlinovského bývalých studentů z ČVUT. V dubnu 2024 dostal první tři prototypy a v září 2024 už vyšla zkušební série. Za letošní rok se zatím vyrobilo 95 kusů stavebnice Brian a stejný počet je nyní ve výrobě.
Cena stavebnice Brian a dostupnost: Není pro každého...
Stavebnici Brian si mohou kupovat jak školy, tak i široká veřejnost – prostě kdokoliv. Dostupná je na e-shopu ČVUT za cenu 28 435 Kč. To není zrovna málo, ale pro srovnání i původní Mindstorms byla poměrně drahá „zábava“.
Zájem dnes mají především školy – někdy základní, ale hlavně střední a vysoké. Nejčastěji jde o technicky zaměřené školy, které se třeba dlouhodobě účastní RoboSoutěže. Pokud se Brian bude dobře prodávat a výroba bude stoupat, je možné, že cena půjde dolů.
Hlavní výhody Briana: Rychlost, displej a výuka Pythonu
Výhodou Briana je, že jde technologicky o mnohem mladší záležitost, než původní Mindstorms. Takže ačkoliv schopnosti jsou totožné s Mindstorms – to aby v RoboSoutěži nikdo neměl výhodu – třeba nabíhání kostky je ultrarychlé, trvá jen asi půl vteřiny. Kostka má také barevný displej a intuitivní inovované menu.
Z hlediska vizuálního zpracování a rychlosti je tedy proti Mindstorms výrazně napřed. „Mohli bychom vyvinout výkonnější lepší motory, ale záměrně chci, aby ty naše byly stejné jako EV3,“ říká k tomu Martin Hlinovský.
Programování kostky Brian v jazyce Python zvolil mimo jiné také proto, že právě tento jazyk se učí studenti FEL ČVUT v prvním semestru při studiu bakalářského programu Kybernetika a robotika. A v duchu známého hesla „škola hrou“ si tento jazyk rovnou můžou prakticky vyzkoušet při konstrukci robotů.
OpenCube
Programovatelná kostka se speciálními senzory
Na Fakultě elektrotechnické ČVUT vzniká vedle Briana souběžně ještě projekt Open-Cube. Jde o hlavní programovatelnou kostku a doplňkové senzory, nikoliv celou stavebnici. Opět je kompatibilní s komponenty původních stavebnic LEGO Mindstorms NXT a EV3. A tím pádem samozřejmě i s Brianem.
Má ale speciální senzory: LIDAR (laserový radar pro měření vzdálenosti, optický RPG senzor, ultrazvukový senzor, dotykový senzor a pohybový a magnetický senzor). OpenCube se programuje stejně jako Brian pomocí jazyka MicroPython.
Na rozdíl od Mindstorms a Briana je open-source. To znamená, že zkušení uživatelé si mohou do kostky snadno přidávat nové funkce a ovládací rozhraní, klidně i pro senzory a další komponenty vlastní konstrukce. Podrobnější informace jsou na webu open-cube.fel.cvut.cz.
LEGO Education SPIKE Prime
Jediný robotický set z Dánska
Po ukončení podpory LEGO Mindstorms zůstal v nabídce dánské hračkářské firmy jen jeden robotický set. LEGO Education SPIKE Prime je určen zejména pro mladší děti z 2. stupně základních škol.
Stejně jako Brian nebo původní Mindstorms kombinuje technické LEGO dílky s intuitivním hardwarem a programovacím jazykem založeným na jazyce Scratch nebo Python. Je ale barevnější a jednodušší než původní Mindstorms. A také levnější – v základní verzi se dá koupit za cenu kolem 10 000 Kč.
RoboSoutěž ČVUT zvládnete i vy!
Soutěž ve stavbě robotů je určena pro druhé stupně základních škol a odpovídajících tříd víceletých gymnázií a zároveň pro středoškolské týmy. Úkolem každého týmu je v každém ročníku soutěže sestavit robota ze stavebnice LEGO Mindstorms, Brian nebo Open-Cube tak, aby co možná nejlépe splnil zadanou soutěžní úlohu.
V ročníku 2022 například tříčlenné týmy středoškolských studentů měly za úkol postavit a naprogramovat robota, který dokáže bez další pomoci sbírat míčky a naházet je do basketbalového koše.
Do RoboSoutěže se může přihlásit téměř kdokoliv. Pokud vás roboti baví, stačí si sehnat dva kamarády a jednoho dospěláka - třeba rodiče nebo učitele - a můžete se přihlásit. Nevadí dokonce ani to, že nemáte vlastní stavebnici - organizátoři soutěže ji zdarma zapůjčí.
Posledních ročníků se účastní až 160 týmů z celého Česka. Do budoucna Martin Hlinovský uvažuje také o rozšíření soutěže do mezinárodního prostředí. Více najdete na webu robosoutez.fel.cvut.cz.
