Um robô flexível pode ajudar as equipes de emergência a pesquisar por escombros

Quando os principais desastres atingem e as estruturas entram em colapso, as pessoas podem ficar presas sob escombros. As vítimas de extração desses ambientes perigosos podem ser perigosos e fisicamente exaustivos. Para ajudar as equipes de resgate a navegar nessas estruturas, o MIT Lincoln Laboratory, em colaboração com os pesquisadores da Universidade de Notre Dame, desenvolveu a unidade de observação robótica (Sprout).

O broto é um robô de videira – um robô macio que pode crescer e manobrar em torno de obstáculos e por pequenos espaços. Os socorristas podem implantar o Sprout em estruturas colapsadas para explorar, mapear e encontrar rotas ideais de entrada através de detritos.

“O ambiente de busca e salvamento urbano pode ser brutal e implacável, onde mesmo a tecnologia mais endurecida luta para operar. A maneira fundamental de um robô de videira mitiga muitos dos desafios que outras plataformas enfrentam”, diz o Conselho de Chad, membro da equipe de Sprout, liderada por Nathaniel Hanson. O programa é realizado no grupo de tecnologia de resiliência humana do laboratório.

Os primeiros respondentes integram regularmente a tecnologia, como câmeras e sensores, em seus fluxos de trabalho para entender ambientes operacionais complexos. No entanto, muitas dessas tecnologias têm limitações. Por exemplo, as câmeras construídas especialmente para operações de pesquisa e salvamento só podem investigar um caminho reto dentro de uma estrutura em colapso. Se uma equipe quiser pesquisar mais em uma pilha, ele precisará cortar um orifício de acesso para chegar à próxima área do espaço. Os robôs são bons para explorar as pilhas de escombros, mas são incorretas para pesquisar em estruturas apertadas e instáveis ​​e caro para reparar se danificadas.

O desafio que Sprout aborda é como ficar sob estruturas em colapso usando um robô de baixo custo e fácil de operar que pode transportar câmeras e sensores e travessar de caminhos de enrolamento.

O broto é composto por um tubo inflável feito de tecido hermético que se desenrola de uma base fixa. O tubo infla com o ar e um motor controla sua implantação. À medida que o tubo se estende em escombros, ele pode flexionar em torno dos cantos e espremer passagens estreitas. Uma câmera e outros sensores montados na ponta da imagem do tubo e mapeiam o ambiente em que o robô está navegando. Um operador dirige brotando com joysticks, assistindo a uma tela que exibe o feed da câmera do robô. Atualmente, o Sprout pode implantar até 10 pés, e a equipe está trabalhando para expandi -lo para 25 pés.

Durante a construção do broto, a equipe superou vários desafios relacionados à flexibilidade do robô. Como o robô é feito de um material deformável que se inclina em muitos pontos, é difícil determinar e controlar a forma do robô à medida que se desenrola no ambiente – pense em tentar controlar um brinquedo de aspersão em expansão.

Ajustar como aplicar a pressão do ar dentro do robô, para que a direção seja tão simples quanto apontar o joystick para fazer o robô avançar era essencial para a adoção do sistema por equipes de emergência. Além disso, a equipe teve que projetar o tubo para minimizar o atrito enquanto o robô cresce e projeta os controles para a direção.

Embora um sistema teleoperado seja um bom ponto de partida para avaliar os perigos dos espaços vazios, a equipe também está encontrando novas maneiras de aplicar tecnologias de robô ao domínio, como o uso de dados capturados pelo robô para criar mapas dos vazios de subsuperfície.

“Os eventos de colapso são raros, mas eventos devastadores. Na robótica, normalmente queremos medições da verdade fundamental para validar nossas abordagens, mas elas simplesmente não existem para estruturas em colapso”, diz Hanson.

Para resolver esse problema, Hanson e sua equipe fizeram um simulador que lhes permitiu criar representações realistas de estruturas em colapso e desenvolver algoritmos que mapeiam espaços nulos.

Sprout foi desenvolvido em colaboração com Margaret Coad, professora da Universidade de Notre Dame e graduada no MIT. Ao procurar colaboradores, Hanson – graduado em Notre Dame – já estava ciente do trabalho de Coad sobre robôs de Vine para inspeção industrial.

A experiência de Coad, juntamente com a experiência do laboratório em engenharia, forte parceria com equipes urbanas de busca e salvamento e capacidade de desenvolver tecnologias fundamentais e prepará-las para a transição para a indústria “, fez disso um emparelhamento realmente natural para unir forças e trabalhar em pesquisas para uma comunidade tradicionalmente mal atendida”, diz Hanson. “Como um dos principais inventores de robôs do Vine, o professor Coad traz uma experiência inestimável sobre a fabricação e modelagem desses robôs”.

Laboratório Lincoln testou o broto com socorristas no local de treinamento da Força -Tarefa 1 de Massachusetts em Beverly, Massachusetts. Os testes permitiram aos pesquisadores melhorar a durabilidade e portabilidade do robô e aprender a crescer e dirigir o robô com mais eficiência. A equipe está planejando um estudo de campo maior nesta primavera.

“As equipes de busca e salvamento urbanas e os socorristas desempenham papéis críticos em suas comunidades, mas geralmente têm pouco ou nenhum orçamento de pesquisa e desenvolvimento”, diz Hanson. “Este programa nos permitiu empurrar o nível de prontidão da tecnologia de robôs de videira a um ponto em que os respondentes podem se envolver com uma demonstração prática do sistema”.

Sentir em espaços restritos não é um problema exclusivo das comunidades de resposta a desastres, acrescenta Hanson. A equipe prevê a tecnologia usada na manutenção de sistemas militares ou infraestrutura crítica com locais difíceis de acessar.

O programa inicial se concentrou no mapeamento de espaços vazios, mas o trabalho futuro visa localizar riscos e avaliar a viabilidade e a segurança das operações por meio de escombros.

“O desempenho mecânico dos robôs tem um efeito imediato, mas o objetivo real é repensar a maneira como os sensores são usados ​​para melhorar a conscientização situacional para as equipes de resgate”, diz Hanson. “Por fim, queremos que Sprout forneça uma imagem operacional completa para as equipes antes que alguém entre em uma pilha de escombros”.

Esta história é republicada, cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que abrange notícias sobre pesquisa, inovação e ensino do MIT.