13 de mayo de 2019
Hace dos años, Alice Agogino, profesora de ingeniería mecánica de la UC-Berkeley, estaba trabajando en un contrato para construir robots exploratorios para la NASA Ames. La habían reclutado para ayudar a diseñar lo que eventualmente se convertiría en una flota de robots móviles, resistentes a los impactos y con sensores remotos que podrían proteger equipos científicos sensibles durante una caída de órbita sobre la superficie de la luna, específicamente Titán, un hielo. Luna cubierta de saturno.
Pero luego leyó un informe que llevó su investigación a la Tierra.
El informe, de la Cruz Roja Internacional y la Media Luna Roja, sugirió que una parte generosa de las víctimas entre los primeros en responder, los trabajadores de emergencia encargados de la gestión inicial de desastres, podría estar vinculada a la poca conciencia situacional sobre el terreno.
De repente, Agogino reconoció el potencial de un uso completamente nuevo para sus robots.
Ellos vinieron del espacio exterior
Cuando Agogino leyó el informe, supo que lo que estaba creando podría ser la ola del futuro en nuestra propio planeta. La conciencia de la situación era precisamente el objetivo de los robots de la NASA, cuyas características fueron diseñadas para proteger y operar el equipo sensorial más avanzado disponible.
Todo lo que convirtió a los robots blandos en los agentes de reconocimiento espacial perfectos (su poder de detección autónomo, sus capacidades de control remoto y su durabilidad de impacto sin precedentes) les serviría igual de bien que los miembros de la avanzada guardia de los servicios de respuesta ante desastres de la Tierra.
Lee-Huang Chen
Para realizar su visión, Agogino y dos miembros del equipo de la NASA incorporaron Squishy Robotics, una empresa emergente de UC Berkeley Acelerador SkyDeck. El modelo inicial era una versión estática del robot móvil en el que Agogino había estado trabajando para la NASA, que tenía aproximadamente el tamaño y la forma de un balón de fútbol geodésico.
Una vez que el laboratorio contaba con personal y fondos, en parte con la misma subvención Ames de la NASA que lo había iniciado todo, solo había una cosa que Agogino tenía que hacer: aprender todo lo que había que saber sobre la respuesta al desastre.
La ecología de los desastres.
En el transcurso de 18 meses de investigación, el equipo de Squishy Robotics realizó más de 200 entrevistas con los primeros respondedores en los Estados Unidos.
"Todo fue sorprendente", dice Agogino de la experiencia. "Hay toda una ecología alrededor de los primeros respondedores. No es solo el departamento de bomberos, sino que se trata de empleados de Seguridad Nacional, del ejército e incluso de servicios públicos. Un gran número de incendios están siendo iniciados por equipos electrónicos industriales defectuosos ".
Los bomberos, oficiales federales y trabajadores de servicios públicos invitaron a Agogino y su equipo de investigación a explorar la complejidad de su trabajo revisando los planes de trabajo, demostrando el uso de su equipo y señalando los problemas que enfrentan a diario mientras intentan minimizar el daño. de una amplia gama de posibles desastres.
Sin embargo, el refrán común fue el desafío de la conciencia situacional: ¿cómo podrían obtener información vital sobre los peligros de seguridad en el lugar del desastre antes de que pudieran representar una amenaza para los rescatistas o transeúntes?
La falta de previsión sobre las condiciones sobre el terreno es mucho peor que un inconveniente. En 2005, la El peor desastre químico en la historia de los Estados Unidos. tuvo lugar después de una colisión de trenes en Graniteville, Carolina del Sur. Mientras los trabajadores de rescate se estaban poniendo cerca para intervenir, no tenían forma de saber que el gas de cloro venenoso ya se estaba propagando desde un petrolero dañado en uno de los trenes hacia el área residencial circundante.
Sin señales de advertencia tempranas para comenzar los procedimientos de evacuación, el equipo de gestión de desastres industriales no pudo emitir la orden de evacuar hasta que el cloro formara una enorme nube de veneno en el aire en el valle bajo del área circundante, cuando algunos de los nueve Muertes fatales y 631 lesiones por gas cloro ya habia ocurrido. El evento todavía se utiliza como escenario de entrenamiento para los primeros respondedores.
Los desastres más recientes han reiterado el costo mortal de la falta de información sobre el terreno.
Uno de los tres departamentos de bomberos que ahora se asocian con Squishy Robotics para probar en vuelo a los bots es el Departamento de Bomberos de Houston, que fue responsable de abordar los inesperados efectos secundarios industriales de las inundaciones masivas del huracán Harvey en 2017.
"Usted no pensaría que un huracán causaría problemas eléctricos", dice Agogino, "pero esos cortes de energía interrumpieron una planta química cerca de Houston, causando que materiales como los peróxidos se calienten y exploten".
La planta, multinacional fabricante de productos químicos Arkema Inc., fue demandada más tarde por los primeros respondedores que buscaron tratamiento médico después de la exposición a las toxinas, Madre jones reportado.
Robots en la escena de la catástrofe
Pocos en el mundo de la ingeniería entienden este desafío mejor que Robin Murphy, profesor de ciencia e ingeniería en informática de Texas A&M y cofundador del campo de la robótica de desastres.
Como vicepresidente del Centro de Búsqueda y Rescate Asistido por Robots (CRASAR), Murphy ha participado en las operaciones robóticas de búsqueda y rescate para 28 desastres, que van desde los ataques del World Trade Center hasta deslaves, huracanes, derrumbes de minas, inundaciones. , volcanes e incidentes nucleares, todos los cuales califican como eventos CBRNE (amenaza química, biológica, radiológica, nuclear y explosiva), según Seguridad nacional.
El trabajo de Murphy abarca la teoría de la robótica de desastres, los riesgos CBRNE y las operaciones de rescate, que podrían eventualmente beneficiarse de la tecnología de conciencia situacional como robots blandos, dice ella.
"Creo que es emocionante. Hay muchas posibilidades [for this approach]", Dice Murphy. “Los sensores de tierra son particularmente útiles para los entornos CBRNE. Es algo que desearíamos haber tenido para los deslaves de La Conchita ".
Alice Agogino / Squishy Robotics
El despliegue de robots CRASAR en esos aludes en La Conchita, California, que se produjo el mismo mes que el desastre del tren de Graniteville, fue en gran parte considerado un fracaso, en parte debido a la falta de datos de entrenamiento con los que preparar a los robots CRASAR móviles no tripulados enviados a las casas demolidas para buscar sobrevivientes. Debido a que los robots no podían percibir la gravedad de la amenaza de nuevas diapositivas, tuvieron que ser eliminados del sitio a los pocos minutos de la implementación.
A lo largo de su carrera en robótica de desastres, Murphy ha observado un tema recurrente de terreno complejo e impredecible que desafía incluso las intervenciones tecnológicas más ambiciosas.
"El gran problema es obtener suficiente energía para recuperar una señal, para devolver esos datos [from the ground sensors]", Dice Murphy. "La conexión inalámbrica no es muy buena. Cuando comienzas a dejar estas cosas en escombros, o incluso en un descarrilamiento químico de trenes, solo una pieza de metal de barras de refuerzo puede bloquear la señal inalámbrica ".
Otros desafíos incluyen la movilidad en terrenos cambiantes para la próxima generación de robots blandos, así como las severas limitaciones de construir algo lo suficientemente pequeño y liviano para volar sin perder la valiosa capacidad del equipo.
"La conciencia real de la situación requiere cámaras avanzadas, GPS, sensores químicos y radiológicos, sensores propioceptivos, sin mencionar los procesadores para convertir todos esos datos en una señal utilizable", dice Murphy. "Estas cosas comienzan a agregar peso, costo y consumo de energía, todo lo cual hace que las unidades sean más difíciles de construir y operar".
¿Aún más frustrante? La sorprendente vulnerabilidad de los materiales típicos de robótica a las duras condiciones de los desastres.
"Los sistemas biológicos como los brazos y las piernas son baratos", dice Murphy con sequedad, señalando la relativa resistencia de los sistemas de movilidad humana en comparación con sus contrapartes mecánicas. Los robots, por otro lado, son "susceptibles al polvo, la corrosión y el daño por agua", por no hablar del impacto de una caída de 400 pies en la superficie de la Tierra.
Trayendo los botes de vuelta a la tierra
Esa caída fue el único desafío de ingeniería que el equipo de Squishy ya había dominado cuando Agogino comenzó a entrevistar a los primeros respondedores. Para el contrato de la NASA, Agogino y otros ingenieros habían recurrido a la sabiduría del inventor y arquitecto del siglo XX R. Buckminster Fuller. Una de sus contribuciones más duraderas al diseño fue el concepto de tensegridad, un baúl de integridad tensional.
Las estructuras de tensión están marcadas por sus altas relaciones de resistencia a peso y su capacidad para distribuir las fuerzas entregadas a una sección del objeto en toda la estructura.
"Técnicamente, significa que todas las fuerzas son axiales", dice Agogino, y agrega que los impactos se traducirían en compresión estructural en lugar de causar torsión o rotura: "Eso es lo que hace que los robots sean blandos".
Agogino dice que las estructuras de tensegridad han aparecido en esculturas, obras de arte e incluso edificios, como la famosa cúpula geodésica popularizada en Estados Unidos por Fuller, pero Squishy Robotics representa el primer esfuerzo formal para incorporar el principio de tensegridad en un proyecto de robótica.
Con la ayuda de los primeros en responder que compartieron su conocimiento y experiencia con el equipo de investigación, Squishy Robotics desarrolló un modelo que los rescatistas expertos estarían entusiasmados de usar en su trabajo, incluso cuando eso significaba desviarse de los instintos contrarios de los ingenieros.
Alice Agino / Squishy Robotics
"No son robots autónomos, a solicitud de los primeros en responder, que no confían en los sistemas autónomos en estos entornos peligrosos", dice Agogino. Los primeros en responder también solicitaron tomas en vivo de la cámara para que pudieran ver lo que el robot ve en tiempo real, una característica ahora incorporada en el robot blando estándar.
Un futuro más blando
Las pruebas de campo para estos robots sensores estacionarios ya comenzaron, gracias a las asociaciones con los departamentos de bomberos de Houston, Alameda y los condados de Los Angeles, pero eso no significa que el equipo de Squishy se esté volviendo complaciente. Las entrevistas de los primeros respondedores dieron lugar a una serie de nuevas vías para futuras versiones de los robots, varias de las cuales ya se están probando en el laboratorio.
"Estamos trabajando en colocar rotores en el robot para convertirlos en drones bajos al suelo, que pueden maniobrar en todos los edificios", dice Agogino. "Y hemos tenido una solicitud para hacerlos flotar [for use in water rescues and flood incidents]. ”
Traducir los logros de los robots blandos estacionarios a versiones móviles será su propio desafío. "El primer robot móvil que construimos para la NASA solo pudo soportar una caída de cinco pies", recuerda Agogino.
Pero parte del objetivo de las asociaciones del departamento de bomberos es descubrir cómo aplicar prácticas exitosas a la compleja maquinaria de un robot móvil, que debería incluir equipos de sensores y sistemas de movilidad listos para el espacio como propulsores de gas frío. "Estamos aprendiendo del robot estacionario cómo diseñar y construir la versión móvil para que pueda ser eliminada", dice Agogino.
Un aterrizaje en la luna puede estar a una distancia de dos décadas, dice el Dr. Agogino, pero mientras tanto, el genio del diseño de los robots podría salvar cientos de vidas. Y no se puede negar que los propios robots son creaciones convincentes con la capacidad de aumentar la comodidad de las personas trabajando con robots en el campo.
"No puedes evitar sentir afecto [for the robots]"Ellos atraen a mucha gente", dice Agogino. "No dan miedo como algunos robots de seguridad o máquinas de defensa. Aceptamos el hecho de que somos ligeros y podemos trabajar con los humanos sin lastimarlos.
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