Robotické drony z Fakulty elektrotechnické ČVUT pomáhají mapovat historické objekty

Korunovační sál zámku v Kroměříži, kostely sv. Mořice v Olomouci, sv. Mikuláše v Praze či grotta v polském Gorzanowě, to jsou jen některé z památek, jejichž interiéry v uplynulých čtyřech letech prozkoumaly bezpilotní helikoptéry s palubní inteligencí neboli robotické drony. Skupina Multirobotických systémů z Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze vedená doc. Martinem Saskou během této doby v jejich vývoji významně pokročila: ty současné se dokáží v interiérech objektů pohybovat autonomně po předem určené bezpečné trase a přitom reagovat na neočekávané překážky. Jde o světově unikátní projekt pod názvem Dronument, kdy technologie zaznamenává vzácné historické hodnoty a pomáhá památkářům při jejich restaurování.

„Skupina spolupracujících dronů létá plně autonomně, takže není potřeba operátor nebo pilot, který by je ze země řídil. Drony mají rozdělené úkoly, jeden nese kameru, ostatní pak zdroje světla osvětlující scénu v předem určeném úhlu. Výsledkem je plastičtější obraz a kvalitnější 3D modely, ze kterých jsou památkáři schopni vyčíst více informací nejenom o povrchu, malbě a struktuře těžko dostupných míst, ale také například o jejich vlhkosti,“ vysvětluje doc. Martin Saska technologický posun, který je možný díky vývoji pokročilého softwaru pro autonomní let v rámci jeho přibližně třicetičlenné vědecké skupiny působící na katedře kybernetiky Fakulty elektrotechnické ČVUT.

Drony se ve službách památkářů dostanou i do těžko dostupných a nedostatečně osvětlených míst, jako jsou kopule, balkony, sochy, vitráže a další objekty, u kterých je ze země vidět jen přední část a k jejichž prozkoumání by bylo jinak potřeba stavět lešení či dopravit vysokozdvižnou plošinu. Ta se často na místo ani nedostane kvůli stísněným prostorám.

Posun v kvalitě obrazu konstatuje i památkář Milan Škobrtal z územního odborného pracoviště Národního památkového ústavu v Olomouci, který s Multirobotickou skupinou z FEL ČVUT spolupracuje. „Pro dobrý snímek zpravidla potřebujete dlouhý expoziční čas. Tím, že se stabilita dronů ve vzduchu vylepšila, dostáváme ostré snímky, ze kterých lze pak vytvářet kvalitní fotomapy,“ říká památkář, který metodu považuje za perspektivní především při mapování rozměrných a špatně dostupných prostor, jako jsou chrámy a zámecké sály.

„Nejčastěji zkoumáme nástěnné malby, štukovou výzdobu či statické poruchy, jako jsou trhliny. Ve všech těchto případech lze drony u nedostupných partií staveb velmi dobře využít s cílem zrychlení a zpřesnění průzkumu před památkovou obnovou,“ shrnuje svou zkušenost s drony odborník Národního památkového ústavu, který má v plánu ve spolupráci se skupinou Multirobotických systémů celkově zmapovat stav 16 památkových objektů.

Mimo již zmíněných jsou to například zámky na Plumlově či Vranově nad Dyjí anebo poutní chrám sv. Anny a sv. Jakuba Většího ve Staré vodě u Libavé, který byl zničen během pobytu sovětských vojsk a o jehož záchranu usiluje město a spolek Lubavia. Kompletní sken interiéru poutního chrámu pořízený drony byl využit pro zhotovení jeho 3D modelu.

Ačkoli jsou robotické drony už poměrně rozšířenou technologií pro mapování exteriérů historických objektů, k autonomnímu zkoumání jejich interiérů je podle dostupných informací českých památkářů ve světě využívá pouze tým doc. Sasky.

Zkušenosti z dosavadního průběhu projektu Dronument shrne celodenní workshop, který skupina multirobotických systémů FEL ČVUT organizuje ve čtvrtek 12. srpna v prostorách Fakulty elektrotechnické ČVUT na Karlově náměstí. K programu se bude možné připojit i vzdáleně. Součástí workshopu bude i ukázka letu bezpilotních robotických helikoptér v prostředí bez GPS signálu.

Projekt Dronument

Cílem multidisciplinárního projektu, na kterém se podílí skupina Multirobotických systémů Fakulty elektrotechnické ČVUT a Národní památkový ústav, je vyvinout metodologii pro bezpečné použití bezpilotních helikoptér při mapování interiérů a exteriérů historických objektů v místech, kde nelze použít konvenční technologie. Využíváme světově unikátní technologii velmi přesného řízení helikoptér, která byla vyvinuta v rámci skupiny Multirobotických systémů působící v rámci katedry kybernetiky FEL ČVUT pro soutěž MBZIRC v Abu Dhabi, a která se ukázala jako výrazně nejspolehlivější a nejúspěšnější ze všech soutěžních řešení. Schopnost létat velmi přesně, a tedy bezpečně, je klíčová pro proces dokumentace částí historických objektů (formou foto a videodokumentace, 3D skenování nebo např. spektrální analýzy), které nelze pokrýt dokumentací ze země či externí podpěrné infrastruktury.