Finders, keepers: robôs de busca e resgate evoluem

andando sobre as ruínas da cidade montanhosa italiana de Amatrice após o violento terremoto de 2016, a Dra. “Quase nada foi deixado de pé”, lembra ela. “E ao virar da esquina havia uvas e tomates amadurecendo em um pequeno jardim-mas alguém foi deixado para colhê-los?Como chefe do grupo talking robots da DFKI, o centro Alemão de pesquisa de Inteligência Artificial, ela foi chamada a curto prazo para usar sua tecnologia experimental de robôs para ajudar na sequência do terremoto, que devastou uma linha de cidades e vilas no topo de uma colina no centro da Itália, matando 295 pessoas e deixando 4.000 desabrigados. Amatrice,” o tipo de vila pitoresca onde você iria de férias”, foi o mais atingido, e metade dos edifícios históricos da cidade desmoronou. Estradas inteiras através das colinas italianas haviam caído, e as ruas eram irreconhecíveis.Kruiff-Korbayova e seus colegas pesquisadores começaram a trabalhar com bombeiros italianos uma semana após o terremoto, “quando a esperança de encontrar mais sobreviventes havia ido”, e os Serviços de emergência precisavam desesperadamente saber quais estruturas estavam seguras. Duas igrejas medievais eram frágeis, mas ainda estavam de pé entre os escombros, e a equipe que trabalhava no projeto TRADR apoiado pela UE (para resposta a desastres assistida por robôs) viajou de toda a Europa para ajudar. Quando os edifícios são danificados, eles podem entrar em colapso de maneiras diferentes, derrubando lateralmente ou panqueca-plana – e um recce detalhado ajuda os especialistas a fazer um plano.Entrar não foi fácil, mas os robôs terrestres da equipe foram capazes de atravessar escombros para entrar na igreja fora da vista de seu operador e vagar pelo interior, tirando imagens, que a equipe usou para construir modelos 3D detalhados dos edifícios existentes. “Eles foram fortemente danificados, paredes rachadas, teto desmoronado e poeira e escombros em todos os lugares.Drones complementaram a imagem com uma alimentação ao vivo dos robôs terrestres e de outro drone entrando na Igreja. “Nunca tínhamos feito isso antes”, diz Kruiff-Korbayova. “Nós usamos vários robôs simultaneamente, mas nunca em uma colaboração de equipe tão apertada – foi um sucesso incrível.Todos os anos, desastres naturais matam cerca de 90.000 pessoas e afetam cerca de 160 milhões em todo o mundo. Depois de greves de desastres, equipes de busca e resgate sabem que é fundamental encontrar sobreviventes o mais rápido possível – quanto mais tempo o atraso, mais vidas são perdidas.

“se você acredita que pode salvar vidas, corre riscos maiores”, diz O consultor de incêndio privado Andy Elliott. Após um incêndio, os edifícios são frágeis, danificados pela água e propensos ao colapso. Pode haver gás vivo e eletricidade dentro, ou materiais perigosos, como acetileno em espaços confinados. “Você precisa de avaliações de risco precisas”, diz ele. “Edifícios danificados são lugares perigosos.”

muitos serviços de Bombeiros do Reino Unido já usam drones para rastrear eventos, diz Elliott. Drones retransmitem o impacto de desastres naturais também-em agosto passado, imagens aéreas mostraram a devastação das Bahamas após o Furacão Dorian.Em abril de 2019, drones equipados com câmeras retransmitiram detalhes em tempo real sobre as chamas que tomaram conta da Catedral de Notre Dame em Paris-com informações cruciais sobre a intensidade do incêndio e como ele estava se espalhando. Um robô de controle remoto chamado Colossus pulverizou água dentro do interior da estrutura gótica, poupando os bombeiros do risco de cair madeiras. Movendo-se a um máximo de 1m/s, O robô, fabricado pela Shark Robotics, carregava uma câmera com visão de alta definição e imagens térmicas e um canhão de água motorizado.

colocar robôs em uma zona de desastre para cutucar no chão não é tarefa fácil. Quando você é um robô, o mundo está cheio de obstáculos.Os Drones são frequentemente usados por serviços de emergência, mas lutam para voar em espaços confinados, não podem carregar muito e são limitados pela vida útil da bateria. Robôs terrestres lutam com escadas, escombros e aberturas de portas.”As cobras robôs são uma maneira de resolver o problema de espaços estreitos”, diz a Dra. Emma Rushforth, diretora da Warwick Mobile Robotics na Universidade de Warwick, “mas são incrivelmente complexas de criar.Seus alunos de robótica estão bem familiarizados com os perigos das zonas de desastre, e eles estão refinando um bot de lagartas equipado com um braço robótico, com o objetivo de encontrar sobreviventes em meio aos escombros das zonas de desastre. Seu bot pode subir meio-fio e escadas e viajar pela lama. Seus designers testarão suas proezas na RoboCup Rescue League – um evento internacional de robótica onde robôs de busca e resgate enfrentam alguns cenários difíceis. “Ano após ano tentamos melhorar, mas as dificuldades são imensas.”

é difícil dirigir algo que você não pode ver; “não é como um brinquedo de Natal”, diz Rushforth. Os operadores dependem de recursos visuais retransmitidos pelo robô, o que requer um sinal razoável – e isso nem sempre é possível por meio de entulho grosso ou abaixo do solo. “Você está empurrando limites de vida útil da bateria e capacidade mecânica – simplesmente alimentar a computação necessária para fazer o material autônomo inteligente é um desafio”, diz ela.Enquanto os robôs se aventuraram no cinema dentro da arruinada Usina de Fukushima Daiichi, danificada pelo tsunami de 2011, a radiação causa estragos com o sinal. Mas puxar um cabo de comunicação através de uma zona de desastre também está repleto de dificuldades, diz ela. Avanços em baterias, motores e materiais ajudarão a refinar os robôs de busca e resgate para eventualmente torná-los adequados ao propósito.

no entanto, alguns dos maiores problemas surgem quando os robôs encontram água. O Professor Auke Ijspeert está bem ciente disso. É chefe do laboratório de biorobótica da EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) e especialista em neurociência computacional e machine learning.Durante oito anos, Ijspeert e seus colegas construíram um robô anfíbio inspirado no mundo natural. E depois de estudar a marcha e o movimento de natação de uma salamandra, sua equipe criou algoritmos que imitam a natureza em forma de robô, usando – os para projetar o ‘pleurobot’ – uma criação segmentada fantasticamente complexa com “um pequeno micro controle em todos os segmentos para que não haja um único ponto de falha”, diz Ijspeert. “É muito robusto.”E pleurobot caminha e nada estranhamente como a coisa real-embora exija um drysuit sob medida. “Torná-lo à prova d’Água, À Prova de poeira e resistente é um desafio, assim como encontrar a compensação certa entre tamanho e peso.Ijspeert acompanha equipes suíças de busca e salvamento em exercícios regulares em seus campos de treinamento realistas, completos com edifícios em ruínas, para tentar entender o que a tripulação de emergência precisa no calor do momento. “Não queremos substituir uma equipe de resgate, mas complementá-la quando for muito perigosa para humanos ou cães”, diz ele.

os robôs podem coletar dados para construir mapas 3D detalhados, usar câmeras infravermelhas para procurar sobreviventes, até mesmo links de transporte para comunicação bidirecional. “Nossos robôs têm uma capacidade de carga útil para que possam transportar água e remédios”, diz Ijspeert.Embora o pleurobot seja mais um esforço acadêmico, alguns dos colegas de robótica da IJSPEERT no laboratório de sistemas inteligentes da EPFL estão ocupados desenvolvendo aplicações práticas.

‘no futuro, queremos ajudar uma equipe de resgate a ser mais rápida, segura e eficiente – potencialmente com uma frota de robôs para explorar muitas coisas ao mesmo tempo.’

como qualquer profissional de busca e resgate lhe dirá, escombros e apertos apertados dificultam a busca por sobreviventes. Inspirados por pássaros que atravessam lacunas estreitas dobrando suas asas, os roboticistas da EPFL e da Universidade de Zurique construíram um drone “dobrável” – um quadcopter que pode mudar de forma para passar por chinks estreitos. Isso permite manobrar em espaços confinados. Quatro Braços, equipados com quatro hélices, podem se mover de forma independente, e um sistema de controle ajusta o impulso à medida que o centro de gravidade muda para que o drone permaneça estável. No futuro, a equipe espera que seja mais adaptável ainda e equipada com autonomia suficiente para responder a instruções Como “entrar naquele prédio, inspecionar cada cômodo e depois voltar”.

Treinamento de emergência tripulação para operar drones é um extra dor de cabeça para os serviços, e cientistas da EPFL, está a investigar a viabilidade de um háptica terno – um ‘voar jaqueta’ –o que poderia permitir que um operador fisicamente “voar” drone com os movimentos do corpo e girando os braços, com óculos conectado a uma câmera onboard, deixando as mãos livres para identificar as áreas de interesse, possivelmente com a ajuda de luvas de dados.

outra ideia brilhante que vem dos laboratórios suíços são pequenos drones que podem deslocar objetos mais de 40 vezes seu peso, usando guinchos e tecnologia emocionante inspirada em lagartixas e pés de insetos. Trabalhando juntos, esses robôs de micro puxões poderiam puxar uma Maçaneta para abrir uma porta. Ou um drone inspirado em asas de insetos-construído para permanecer rígido ao voar, mas capaz de flexionar após a colisão, limitando assim qualquer dano.

alguns projetos são descaradamente experimentais, diz Ijspeert, mas eles estão lidando com as questões importantes, como quanta autonomia dar a uma frota de robôs voadores, que consciência situacional eles exigem e como um humano melhor interage com eles, bem como como Como lidar com um porão inundado ou um piso desmoronado. “No futuro, queremos ajudar uma equipe de resgate a ser mais rápida, segura e eficiente – potencialmente com uma frota de robôs para explorar muitas coisas ao mesmo tempo.Enquanto os robôs estão atingindo lugares que os humanos não podem, eles não são páreo para cães de resgate ainda. “A ciência tem um longo caminho a percorrer para recuperar o atraso”, diz O manipulador de cães Robin Furniss, de Hampshire, cujos cães foram levados para trabalhar em meio aos terremotos nepaleses e japoneses. “Os bombeiros têm uma tecnologia massiva para apoiá-los, mas os cães ainda são a primeira chamada preferida.”Seus cães foram usados para farejar sobreviventes quando a desativada estação de energia Didcot entrou em colapso em 2016, e em torno de Fallen cliffs em Dorset em 2012, e muitos mais incidentes.

“os cães podem pesquisar em minutos o que levaria uma equipe de bombeiros dias”, diz ele. “Seu olfato é fenomenal-eles podem detectar meia colher de chá de açúcar dissolvido em uma piscina olímpica.”Os cientistas estão começando a experimentar o uso de cães para transportar robôs para um local de desastre-Furniss equipou seus cães com transmissores para alimentar sinais vivos, embora transmitir através de escombros fosse problemático.Tendo visto os Serviços de emergência em ação, Ijspeert e seus colegas são otimistas, mas realistas. “Na comunidade robótica, podemos ser bastante ingênuos. E temos que ser humildes diante das coisas incríveis que estão sendo alcançadas pela comunidade de resgate – vamos ajudá-los, mas nunca os substituiremos.”