Finders, keepers: roboții de căutare și salvare evoluează

mergând peste ruinele orașului montan Italian Amatrice după cutremurul violent din 2016, Dr.Ivana Kruiff-Korbayova a văzut un pantof roșu. „Aproape nimic nu a rămas în picioare”, își amintește ea. „Și după colț erau struguri și roșii care se coaceau într – o grădină minusculă-dar a rămas cineva să le recolteze?”

în calitate de șef al grupului talking robots de la DFKI, Centrul German de cercetare pentru inteligență artificială, ea a fost chemată în scurt timp să-și folosească tehnologia experimentală de roboți pentru a ajuta în urma cutremurului, care a devastat o linie de orașe și sate din centrul Italiei, ucigând 295 de persoane și lăsând 4.000 de persoane fără adăpost. Amatrice, „genul de sat pitoresc unde ai merge în vacanță”, a fost cel mai grav lovit, iar jumătate din clădirile istorice ale orașului s-au prăbușit. Drumuri întregi prin dealurile italiene au căzut, iar străzile erau de nerecunoscut.

Kruiff-Korbayova și colegii săi cercetători au început să lucreze cu pompierii italieni la o săptămână după cutremur, „când speranța de a găsi mai mulți supraviețuitori dispăruse”, iar serviciile de urgență aveau nevoie disperată să știe care structuri erau sigure. Două biserici medievale erau șubrede, dar încă stăteau printre dărâmături, iar echipa care lucra la proiectul TRADR susținut de UE (pentru răspunsul la dezastre asistat de roboți) a călătorit din toată Europa pentru a ajuta. Atunci când clădirile sunt deteriorate, acestea s-ar putea prăbuși în moduri diferite, răsturnând lateral sau clătite – plat-și un recce detaliat îi ajută pe experți să facă un plan.

intrarea nu a fost ușoară, dar roboții de la sol ai echipei au reușit să traverseze molozul pentru a intra în biserică în afara operatorului lor și să se plimbe prin interior, făcând imagini, pe care echipa le-a folosit pentru a construi modele 3D detaliate ale clădirilor existente. „Au fost puternic avariate, pereți crăpați, tavan prăbușit și praf și moloz peste tot.”Dronele

au completat imaginea cu o transmisie live a roboților de la sol și a unei alte drone care intră în biserică. „Nu am mai făcut asta niciodată”, spune Kruiff-Korbayova. „Am folosit mai mulți roboți simultan, dar niciodată într – o colaborare atât de strânsă în echipă-a fost un succes uimitor.”

în fiecare an, dezastrele naturale ucid aproximativ 90.000 de oameni și afectează aproape 160 de milioane în întreaga lume. După grevele de dezastru, echipele de căutare și salvare știu că este esențial să găsească supraviețuitori cât mai curând posibil – cu cât întârzierea este mai lungă, cu atât se pierd mai multe vieți.

„dacă credeți că puteți salva vieți, vă veți asuma riscuri mai mari”, spune consultantul privat de pompieri Andy Elliott. După un incendiu, clădirile sunt fragile, deteriorate de apă și predispuse la prăbușire. Pot exista gaze vii și electricitate în interior sau materiale periculoase, cum ar fi acetilena, în spații închise. „Aveți nevoie de evaluări precise ale riscurilor”, spune el. „Clădirile deteriorate sunt locuri periculoase.”

multe servicii de pompieri din Marea Britanie folosesc deja drone pentru a urmări evenimentele, spune Elliott. Dronele transmit și impactul dezastrelor naturale – în August anul trecut, imaginile aeriene au arătat devastarea Bahamasului după uraganul Dorian.

în aprilie 2019, dronele echipate cu camere au transmis detalii în timp real despre flăcările care au cuprins Catedrala Notre Dame din Paris-cu informații cruciale despre cât de intensă a fost incendiul și cum s-a răspândit. Un robot controlat de la distanță numit Colossus a pulverizat apă în interiorul structurii gotice, scutind pompierii de riscul de a cădea Cherestea. Deplasându-se la maximum 1m/s, robotul, realizat de Shark Robotics, transporta o cameră cu viziune de înaltă definiție și imagini termice și un tun de apă motorizat.

Noțiuni de bază roboți într-o zonă de dezastru pentru a scormoni în jurul valorii de pe teren nu este feat medie. Când ești un robot, lumea este plină de obstacole.

dronele sunt frecvent utilizate de serviciile de urgență, dar se luptă să zboare în spații închise, nu pot transporta mult și sunt limitate de durata de viață a bateriei. Roboții de teren se luptă cu scări, dărâmături și deschideri de uși.

„șerpii roboți sunt o modalitate de a rezolva problema spațiilor înguste”, spune dr.Emma Rushforth, directorul Warwick Mobile Robotics de la Universitatea din Warwick, „dar sunt incredibil de complexe de creat.”

studenții ei la robotică sunt bine familiarizați cu pericolele zonelor de dezastru și perfecționează un bot pe șenile echipat cu un braț robotizat, cu scopul de a găsi supraviețuitori în mijlocul molozului zonelor de dezastru. Botul lor poate urca borduri și scări și poate călători prin noroi. Designerii săi își vor testa priceperea la RoboCup Rescue League – un eveniment internațional de robotică în care roboții de căutare și salvare abordează unele scenarii dificile. „De la an la an încercăm să îmbunătățim acest lucru, dar dificultățile sunt imense.”

este greu să conduci ceva ce nu poți vedea; „nu este ca o jucărie de Crăciun”, spune Rushforth. Operatorii se bazează pe imagini transmise de robot, ceea ce necesită un semnal rezonabil – și acest lucru nu este întotdeauna posibil prin dărâmături groase sau sub pământ. „Împingeți limitele de viață a bateriei și capacitatea mecanică – pur și simplu alimentarea calculelor necesare pentru a face lucrurile autonome inteligente este o provocare”, spune ea.

în timp ce roboții s-au aventurat în film în cadrul centralei japoneze Fukushima Daiichi, distrusă de tsunami-ul din 2011, radiațiile joacă ravagii cu semnalul. Dar tragerea unui cablu de comunicare printr-o zonă de dezastru este plină de dificultăți, spune ea. Progresele în baterii, motoare și materiale vor ajuta la rafinarea roboților de căutare și salvare pentru a le face în cele din urmă potrivite scopului.

cu toate acestea, unele dintre cele mai mari probleme apar atunci când roboții întâlnesc apă. Profesorul Auke Ijspeert este conștient de acest lucru. El este șeful laboratorului de biorobotică de la EPFL din Elveția (Xvcole Polytechnique F XVD Okticrale de Lausanne) și expert în neuroștiințe computaționale și învățare automată.

de opt ani, Ijspeert și colegii săi construiesc un robot amfibiu inspirat din lumea naturală. Și după ce a studiat mersul de mers și mișcarea de înot a unei salamandre, echipa sa a creat algoritmi care imită natura în formă de robot, folosindu – i pentru a proiecta „pleurobot” – o creație segmentată fantastic de complexă, cu „un mic micro control în fiecare segment, astfel încât să nu existe un singur punct de eșec”, spune Ijspeert. „Este foarte robust.”Și pleurobot merge și înoată neobișnuit ca un lucru real-deși necesită un costum uscat personalizat. „A-l face impermeabil, rezistent la praf și robust este o provocare, la fel ca și găsirea compromisului potrivit între dimensiune și greutate.”

Ijspeert însoțește echipele elvețiene de căutare și salvare în exerciții regulate la terenurile lor de antrenament realiste, completate cu clădiri ruinate, pentru a încerca să înțeleagă de ce au nevoie echipajul de urgență în căldura momentului. „Nu vrem să înlocuim o echipă de salvare, ci să o completăm atunci când este prea periculoasă pentru oameni sau câini”, spune el.

roboții pot aduna date pentru a construi hărți 3D detaliate, pot folosi camere cu infraroșu pentru a căuta supraviețuitori, chiar și legături de transport pentru comunicații bidirecționale. „Roboții noștri au o capacitate de încărcare utilă, astfel încât să poată transporta apă și medicamente”, spune Ijspeert.

în timp ce pleurobot este mai mult un efort academic, unii dintre colegii de robotică ai IJSPEERT de la laboratorul de sisteme inteligente EPFL sunt ocupați cu dezvoltarea de aplicații practice.

‘în viitor, dorim să ajutăm o echipă de salvare să fie mai rapidă, mai sigură și mai eficientă – potențial cu o flotă de roboți pentru a explora multe lucruri simultan.’

după cum vă va spune orice profesionist în căutare și salvare, molozul și strângerile strânse împiedică căutarea supraviețuitorilor. Inspirați de păsările care se strecoară prin goluri înguste prin plierea aripilor, roboticienii de la EPFL și Universitatea din Zurich au construit o dronă „pliabilă” – un quadcopter care își poate schimba forma pentru a trece prin chinks înguste. Acest lucru îi permite să manevreze în spații închise. Patru brațe, echipate cu patru elice, se pot mișca independent, iar un sistem de control ajustează tracțiunea pe măsură ce Centrul de greutate se schimbă, astfel încât drona să rămână stabilă. În viitor, echipa speră că va fi mai adaptabilă și dotată cu suficientă autonomie pentru a răspunde la instrucțiuni precum „intrați în acea clădire, inspectați fiecare cameră, apoi reveniți”.

instruirea echipajului de urgență pentru a opera drone este o durere de cap suplimentară pentru servicii, iar oamenii de știință de la EPFL cercetează viabilitatea unui costum haptic – o ‘jachetă de zbor’ –care ar permite unui operator să ‘zboare’ fizic drona cu mișcări ale corpului și brațe de roți, cu ochelari conectați la o cameră de bord, lăsând mâinile libere pentru a identifica zonele de interes, posibil cu ajutorul mănușilor de date.

o altă idee strălucită care vine de la laboratoarele elvețiene este dronele mici care pot schimba obiecte de peste 40 de ori greutatea lor, folosind trolii și tehnologie de prindere inspirată de Gecko și picioare de insecte. Lucrând împreună, acești micro-Roboți de tragere ar putea lăsa un mâner de ușă pentru a deschide o ușă. Sau o dronă inspirată de aripile insectelor – construită pentru a rămâne rigidă atunci când zboară, dar capabilă să se flexeze la coliziune, limitând astfel orice deteriorare.

unele modele sunt nerușinate experimentale, spune Ijspeert, dar abordează întrebări importante, cum ar fi câtă autonomie pentru a oferi o flotă de roboți zburători, ce conștientizare situațională au nevoie și cum interacționează cel mai bine un om cu ei, precum și cum să facă față unui subsol inundat sau unei podele prăbușite.

„în viitor, dorim să ajutăm o echipă de salvare să fie mai rapidă, mai sigură și mai eficientă – potențial cu o flotă de roboți pentru a explora multe lucruri simultan.”

în timp ce roboții ajung în locuri în care oamenii nu pot, nu sunt încă potriviți pentru câinii de salvare. „Știința are un drum lung de parcurs pentru a ajunge din urmă”, spune Robin Furniss, un manipulator de câini de pompieri și Salvare din Hampshire, ai cărui câini au fost transportați la muncă în mijlocul cutremurelor nepaleze și japoneze. „Pompierii au o tehnologie masivă care le susține, dar câinii sunt încă primul apel preferat.”Câinii săi au fost obișnuiți să adulmece supraviețuitorii când Centrala Didcot dezafectată s-a prăbușit în 2016 și în jurul stâncilor căzute din Dorset în 2012 și multe alte incidente.

„câinii pot căuta în câteva minute ceea ce ar lua o echipă de pompieri zile”, spune el. „Simțul mirosului lor este fenomenal – pot detecta o jumătate de linguriță de zahăr dizolvat într-o piscină de dimensiuni olimpice.”Oamenii de știință au început să experimenteze utilizarea câinilor pentru a transporta roboți într – un loc de dezastru-Furniss și-a echipat câinii cu emițătoare pentru a transmite semnale live, deși transmiterea prin moloz a fost problematică.

după ce au văzut serviciile de urgență în acțiune, Ijspeert și colegii săi sunt optimiști, dar realiști. „În comunitatea de robotică putem fi destul de na o mie. Și trebuie să fim umili în fața lucrurilor uimitoare realizate de comunitatea de salvare – îi vom ajuta, dar nu le vom înlocui niciodată.”