Ρομποτικά φίδια εντοπίζουν εγκλωβισμένους στα ερείπια της Βενεζουέλας

Σύνοψη

• Ευέλικτα ρομποτικά συστήματα σε σχήμα φιδιού αναπτύχθηκαν στα κτίρια που κατέρρευσαν από τον ισχυρό σεισμό στη Βενεζουέλα.
• Διαθέτουν διάμετρο μόλις 5 εκατοστών, επιτρέποντας την πρόσβαση σε εξαιρετικά στενά και ασταθή σημεία των ερειπίων.
• Είναι εξοπλισμένα με κάμερες RGB και υπερύθρων, αισθητήρες CO2 για την ανίχνευση αναπνοής και μικρόφωνα για αμφίδρομη επικοινωνία.
• Η τεχνολογία μειώνει τον κίνδυνο για τους διασώστες (λόγω μετασεισμών) και παρέχει τρισδιάστατη χαρτογράφηση (LiDAR) για τον ασφαλή απεγκλωβισμό.

Η διαχείριση φυσικών καταστροφών και συγκεκριμένα οι επιχειρήσεις έρευνας και διάσωσης μετά από ισχυρούς σεισμούς, απαιτούν ταχύτητα, ακρίβεια και αντοχή κάτω από εξαιρετικά αντίξοες συνθήκες. Ο πρόσφατος καταστροφικός σεισμός στη Βενεζουέλα επιβεβαίωσε πως ο χρόνος αποτελεί τον σημαντικότερο παράγοντα επιβίωσης για τους εγκλωβισμένους. Παρόλα αυτά, πρέπει να σημειωθεί ότι η προσέγγιση στα χαλάσματα εγκυμονεί τεράστιους κινδύνους για τα σωστικά συνεργεία και τους ειδικά εκπαιδευμένους σκύλους. Η λύση στο πεδίο δόθηκε μέσω της πρακτικής εφαρμογής μιας εξειδικευμένης τεχνολογίας, των ρομποτικών φιδιών.

Τα συγκεκριμένα μηχανήματα, τα οποία αναπτύχθηκαν αρχικά σε πανεπιστημιακά εργαστήρια όπως το Carnegie Mellon Biorobotics Lab, έχουν πλέον περάσει στο στάδιο της επιχειρησιακής ετοιμότητας. Η ανάπτυξή τους στα ερείπια των αστικών κέντρων της Βενεζουέλας παρέχει κρίσιμα δεδομένα τηλεμετρίας, εικόνα και ήχο από σημεία στα οποία κανένας άνθρωπος ή ζώο δεν θα μπορούσε να εισχωρήσει χωρίς να προκαλέσει περαιτέρω κατάρρευση των δομικών στοιχείων.

Πώς λειτουργούν τα ρομποτικά φίδια στα ερείπια;

Τα ρομποτικά φίδια είναι αρθρωτά μηχανήματα μήκους 1.5 έως 2 μέτρων, σχεδιασμένα να έρπουν σε στενά κενά. Χρησιμοποιούν κάμερες υπερύθρων, αισθητήρες διοξειδίου του άνθρακα για την ανίχνευση αναπνοής, και μικρόφωνα για αμφίδρομη επικοινωνία, μεταδίδοντας εικόνα και ήχο στους διασώστες μέσω ασύρματου δικτύου ή ειδικού ενσύρματου συστήματος.

Η μηχανική δομή αυτών των ρομπότ βασίζεται σε μια σειρά από διασυνδεδεμένους κόμβους (modules), ο καθένας εκ των οποίων διαθέτει τους δικούς του μικροκινητήρες που με τη σειρά τους ελέγχονται από έναν κεντρικό μικροεπεξεργαστή στην κεφαλή ή στο άκρο ελέγχου. Η συγκεκριμένη αρχιτεκτονική επιτρέπει στο ρομπότ να εκτελεί σύνθετες κινήσεις που μιμούνται τη βιολογία των φιδιών, δηλαδή πλευρική κυματοειδή κίνηση για ανοιχτούς χώρους, ελικοειδή κίνηση για αναρρίχηση σε σωλήνες ή προεξοχές οπλισμένου σκυροδέματος, και κίνηση τύπου «ακορντεόν» για διείσδυση σε εξαιρετικά στενά ανοίγματα.

Το εξωτερικό τους περίβλημα είναι κατασκευασμένο από ανθεκτικά κράματα αλουμινίου και ανθρακονήματα, παρέχοντας αντοχή σε τεράστιες πιέσεις και πτώσεις υλικών, ενώ ταυτόχρονα διατηρούν το συνολικό βάρος σε χαμηλά επίπεδα (συνήθως κάτω των 10 κιλών). Η διάμετρος τους, που σπάνια ξεπερνά τα 5 εκατοστά, τους επιτρέπει να εκμεταλλεύονται τις μικρο-ρωγμές στα κατεστραμμένα κτίρια, διεισδύοντας βαθιά στον πυρήνα των ερειπίων.

Ποια δεδομένα καταγράφουν και μεταδίδουν στους διασώστες;

Τα ρομποτικά συστήματα μεταδίδουν τρία βασικά πακέτα δεδομένων: οπτική εικόνα μέσω θερμικών και RGB καμερών, βιομετρικά στοιχεία επιζώντων μέσω ανάλυσης της ποιότητας του αέρα (CO2), και δομικά δεδομένα μέσω αισθητήρων LiDAR. Οι πληροφορίες αυτές επιτρέπουν στις ομάδες διάσωσης να χαρτογραφήσουν τον χώρο σε 3D και να σχεδιάσουν ασφαλείς οδούς απεγκλωβισμού.

Η οπτική αναγνώριση βασίζεται σε συστήματα διπλής κάμερας στην κεφαλή του ρομπότ. Η RGB κάμερα υψηλής ανάλυσης, υποβοηθούμενη από ισχυρά LED φώτα, προσφέρει καθαρή εικόνα στο απόλυτο σκοτάδι των ερειπίων. Παράλληλα, η κάμερα θερμικής απεικόνισης εντοπίζει τη θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος, διαχωρίζοντας τους επιζώντες από τα αδρανή υλικά. Αυτό το διπλό οπτικό σύστημα υποστηρίζεται από αλγορίθμους Edge AI, οι οποίοι μπορούν να αναγνωρίσουν ανθρώπινα σχήματα και να ειδοποιήσουν αυτόματα τον χειριστή.

Ο έλεγχος του ρομπότ γίνεται συνήθως μέσω ενός τηλεχειριστηρίου ή υπολογιστή βάσης, αλλά ταυτόχρονα η μετάδοση των δεδομένων αποτελεί μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις, καθώς το σκυρόδεμα και ο χάλυβας μπλοκάρουν τα σήματα Wi-Fi και Bluetooth. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, πολλά μοντέλα χρησιμοποιούν μια εξαιρετικά ανθεκτική ενσύρματη σύνδεση, η οποία λειτουργεί ταυτόχρονα ως γραμμή παροχής ενέργειας και ως καλώδιο οπτικών ινών για τη μεταφορά δεδομένων χωρίς καμία απολύτως καθυστέρηση, εξασφαλίζοντας απεριόριστη αυτονομία λειτουργίας, σε αντίθεση με τα αυτόνομα ασύρματα συστήματα των οποίων η μπαταρία διαρκεί μόλις λίγες ώρες.

Γιατί υπερτερούν έναντι των παραδοσιακών μεθόδων διάσωσης;

Σε αντίθεση με τους σκύλους έρευνας ή τις στατικές κάμερες, τα ρομπότ δεν κινδυνεύουν από μετασεισμούς, οσμές, καπνούς ή τοξικά αέρια. Μπορούν να πλοηγηθούν σε ασταθή περιβάλλοντα χωρίς να διαταράξουν τη στατικότητα των συντριμμιών, εξασφαλίζοντας την ακεραιότητα τόσο των εγκλωβισμένων όσο και των ομάδων διάσωσης που περιμένουν τις συντεταγμένες.

Η κλασική προσέγγιση με την εισαγωγή καμερών οπτικής ίνας μέσα από τρύπες που ανοίγουν τα συνεργεία απαιτεί χρόνο, κάνει θόρυβο (ο οποίος μπορεί να προκαλέσει πανικό στους εγκλωβισμένους ή καταρρεύσεις) και προσφέρει οπτική μόνο σε ευθεία γραμμή. Το ρομποτικό φίδι, αντίθετα, μπορεί να στρίψει, να ανασηκωθεί, να ελέγξει πίσω από τοίχους που έχουν πέσει λοξά και να καλύψει πολλαπλάσια επιφάνεια.

Επιπλέον, η ενσωμάτωση μικροφώνων και ηχείων επιτρέπει την άμεση επικοινωνία με τον εγκλωβισμένο. Ο χειριστής του ρομπότ μπορεί να ρωτήσει για την κατάσταση της υγείας του, τον αριθμό των ατόμων που βρίσκονται γύρω του και να του παρέχει ψυχολογική υποστήριξη, μέχρι να ολοκληρωθεί η διάνοιξη της διόδου διάσωσης από τους πολιτικούς μηχανικούς.