O desenvolvimento da robótica permite a criação de sistemas automatizados únicos que podem não apenas fazer trabalhos perigosos em vez de humanos, mas também salvar vidas. O principal objetivo de seu desenvolvimento é aumentar a segurança das equipes de resgate e expandir as capacidades técnicas da equipe.
No contexto do esquema estatístico empregado, o grupo de incêndio, combate a bombas, vigilância e segurança (civil) se refere às aplicações de robôs civis. Muitos desses robôs são controlados à distância ou semi-autônomos, portanto o capítulo considera robôs reais, bem como dispositivos robóticos que vêm com um nível de autonomia limitado. Um esquema de classificação dos robôs de resgate e segurança de acordo com os tipos de desastres pode ser o seguinte: meteorológicos, geológicos, criados pelo homem (terroristas), e de mineração.
Combate a desastres
Os robôs de combate a desastres consistem de uma unidade móvel na qual é montado um braço manipulador ou, recentemente, de humanóides que podem executar a tarefa de manipulação de duplo braço, torso e perna. Enquanto os robôs podem executar tarefas particulares de forma independente, o operador pode sempre intervir através de controle remoto.
Um exemplo é o Talon do QinetiQ, que afirma ser o "robô mais fácil de operar". O uso de um controle remoto baseado em joystick, como controladores de jogos, torna mais fácil para o operador se sentir familiarizado com o sistema após um curto período de tempo. As plataformas oferecidas são utilizadas em todos os domínios de aplicação, tais como vigilância/segurança em ambos, terra e água ou desminagem. Estão em andamento esforços para acrescentar autonomia parcial aos robôs com base em informações ricas em sensores e estratégias de resgate.
O famoso robô Atlas da Boston Dynamics (uma plataforma de pesquisa) é o mais recente de uma linha de robôs humanóides avançados que a empresa está desenvolvendo. o sistema de controle Atlas coordena os movimentos dos braços, tronco e pernas para alcançar a cópia móvel de corpo inteiro, expandindo seu alcance e espaço de trabalho com 28 atuadores hidráulicos. A capacidade da Atlas de se equilibrar enquanto executa tarefas permite que ela trabalhe em um grande volume enquanto ocupa apenas uma pequena área. O hardware da Atlas se beneficia da impressão 3D para economizar peso e espaço, resultando em um robô compacto notável com uma alta relação força/peso e um grande espaço de trabalho. O Atlas pesa apenas 80kg com uma altura de 1,5m. Visão estéreo, detecção de alcance e outros sensores dão à Atlas a capacidade de manipular objetos em seu ambiente e viajar em terrenos acidentados. O Atlas mantém seu equilíbrio quando empurrado e pode se levantar se tombar.
A chita do MIT foi desenvolvida para correr e pular sobre terrenos acidentados; ela podia subir uma escada cheia de obstáculos e até mesmo recuperar seu equilíbrio se empurrada. Ela se baseia principalmente em uma tecnologia chamada "locomoção cega"; para navegar em seu entorno. A locomoção cega não depende da visão das câmeras; em vez disso, ela confia em informações táteis. Sangbae Kim, professor associado de engenharia mecânica no MIT, que também é o projetista do robô, afirma: "A visão pode ser ruidosa, ligeiramente imprecisa e às vezes não disponível, e se você confiar demais na visão, seu robô tem que ser muito preciso na posição e eventualmente será lento". Portanto, queremos que o robô confie mais em informações táteis. Dessa forma, ele pode lidar com obstáculos inesperados enquanto se move rapidamente".
A mordida de cobra, também conhecida como robô cobra, é um robô biomórfico hiper-redundante que se assemelha a uma cobra biológica. Foi desenvolvido na Universidade Carnegie Mellon com mais de doze juntas, permitindo que ele rastejasse e subisse através de detritos que os primeiros socorristas não conseguem alcançar. uma câmera "cabeça - montada", luzes LED e tecnologia laser de medição de distância permite ao pessoal de resgate pastorear a cobra através dos escombros enquanto ela transmite o material de vídeo de volta para uma tripulação distante. Ela foi implantada, por exemplo, durante os terremotos no México em 2017.
Uma comunidade de pesquisa muito ativa em busca e resgate robótico impulsiona o estado da arte através de pesquisas conjuntas e numerosas competições. várias publicações descrevem estas atividades, bem como uma visão geral de cenários avançados de resgate de robôs. Lançado em resposta a uma necessidade humanitária que se tornou evidente durante o desastre nuclear em Fukushima, Japão, em 2011, o DARPA Robotics Challenge consistiu em três competições cada vez mais exigentes ao longo de dois anos em 2013 e 2015.
Nível de distribuição
Ainda assim, a maioria dos robôs são controlados à distância com relativamente pouca autonomia. No entanto, há um caminho claro para a inteligência da missão da máquina à medida que a tecnologia se desenvolve e amadurece. Especialmente os laboratórios e os socorristas estão mantendo uma frota de diferentes robôs.
As Competições de Robótica de Desastre dentro da Cúpula Mundial de Robôs 2020 (adiada para setembro por causa da pandemia de Covid-19 e, portanto, ocorrendo em torno do prazo editorial deste relatório) irão infundir o tópico com novas tecnologias e demonstrações de viabilidade técnica. A categoria de Robótica de Desastres considera a solução de problemas em infra-estrutura, prevenção e resposta a desastres e visa alcançar tarefas particularmente complicadas, tais como a prevenção de desastres em plantas e a resposta a desastres em túneis. Haverá três desafios para a obtenção de resultados suficientes:
- Prevenção de desastres vegetais (sobre o desastre de Fukushima)
- A primeira resposta e recuperação do mundo em caso de desastre no túnel
- Robótica padrão para desastres
Considerações de custo-benefício e desafios de marketing
O alto custo dos robôs contra incêndios (a partir de 50.000 euros) não permite que os serviços de incêndio mantenham vários sistemas que poderiam ser utilizados em grandes incêndios.
O uso de apenas um robô para posicionar vários extintores baratos e convencionais perto do incêndio aproveita ao máximo as características do robô e reduz o risco de perder o caro robô de navegação em caso de explosão ou colapso da estrutura. É claro que isso exige que o equipamento de canhão seja compatível com o robô. Sair rapidamente do fogo é um problema central que esses robôs ainda não resolvem.
Uma ampla gama de robôs de lançamento de bombas foi desenvolvida no passado. Hoje, esses robôs geralmente teleoperados desempenham um papel crescente nos esforços de segurança interna. A configuração típica dos robôs de lançamento de bombas é uma base móvel com braço manipulador e garra, um conjunto de instrumentos de diagnóstico (câmera, detectores químicos), instrumentos de lançamento de bombas e uma unidade de teleoperação (amarrada ou sem fio). Como o braço manipulador dos robôs de eliminação de bombas pode carregar peso, trocar ferramentas e pegar novas ferramentas, não é necessária ajuda manual. Além disso, os instrumentos de eliminação de bombas, tais como unidades de congelamento a bordo ou pistolas de água, podem desativar dispositivos explosivos no local; para que os operadores possam permanecer a uma distância segura durante toda a operação.
Eles confiam nas imagens da câmera de lá e, portanto, o bom posicionamento é crucial para realizar o trabalho de precisão necessário. Naturalmente, operadores qualificados capazes de manusear com precisão e ter experiência com tais robôs são outros pré-requisitos para operações de sucesso. Instrumentos de diagnóstico adicionais, como a fotografia de raio X, dão informações explícitas imediatamente e permitem uma tomada de decisão rápida e baseada em informações.
Robin Murphy, professor nos EUA e conhecido como um fundador de robôs de resgate, conclui alguns pontos em uma entrevista a partir de 2019. Todos os robôs terrestres, aéreos e marítimos foram teleoperados (como os Mars Rovers) em vez de totalmente autônomos (como um Roomba), principalmente porque os robôs permitem aos respondentes olhar e agir em tempo real; há sempre algo que eles precisam ver ou fazer imediatamente.
Os robôs têm sido usados pelo menos em 35 eventos e usados pelo menos em 29 (às vezes o robô é grande demais ou não é intrinsecamente seguro). A barreira técnica significativa é a interação homem-robô; entretanto, o erro humano também é uma razão considerável para o fracasso. Em geral, os robôs não são usados imediatamente após um desastre. Em média, leva-se 6,5 dias antes que um robô seja implantado em uma zona de desastre; ou uma agência tem um robô, e eles o utilizam dentro de 0,5 dias, ou não, e leva-se 7,5 dias para que eles percebam que um robô seria útil e o levem para o local.
Para aumentar a eficácia do uso robótico na resposta a desastres, a ergonomia e a pesquisa em fatores humanos se tornaram tópicos primários de pesquisa. Métodos de teste foram desenvolvidos para medir e otimizar as capacidades do robô/operador de base necessárias para executar tarefas operacionais definidas por agentes de emergência, soldados e suas respectivas organizações. Mais de 100 robôs foram testados em diferentes graus de completude ao longo da lista de métodos de teste padrão. Uma visão detalhada descreve como usar métodos de teste apropriados para avaliar robôs, especificar e defender decisões de compra, e treinar operadores com medidas de proficiência.