Hace dos años, Alice Agogino, profesora de ingeniería mecánica de UC-Berkeley, estaba trabajando en un contrato para construir robots de exploración para NASA Ames. Había sido reclutada para ayudar a diseñar lo que eventualmente se convertiría en una flota de robots de teledetección móviles, ultrarresistentes a los impactos que podrían proteger equipos científicos sensibles durante una caída desde la órbita a la superficie de una luna, específicamente Titán, una luna cubierta de hielo. de Saturno.
Pero luego leyó un informe que trajo su investigación de regreso a la Tierra.
El informe, de la Cruz Roja y de la Media Luna Roja Internacional, sugirió que una porción generosa de las bajas entre los trabajadores de primeros auxilios encargados de la gestión inicial de desastres podría estar relacionada con una conciencia situacional deficiente en el terreno.
De repente, Agogino reconoció el potencial de un nuevo uso para sus robots.
Vinieron del espacio exterior
Cuando Agogino leyó el informe, supo que lo que estaba creando podría ser la ola del futuro en nuestro propio planeta. La conciencia situacional era precisamente el objetivo de los bots de la NASA, cuyas características estaban diseñadas para proteger y operar el equipo sensorial más avanzado disponible.
Todo lo que convirtió a los bots blandos en los agentes de reconocimiento espacial perfectos (su poder de detección autónomo, capacidades de control remoto y durabilidad de impacto sin precedentes) les serviría igualmente bien como miembros de la guardia avanzada de respuesta a desastres en la Tierra.
El robot. Lee Huang Chen
Para hacer realidad su visión, Agogino y dos miembros del equipo de la NASA incorporaron Squishy Robotics, una empresa emergente del acelerador SkyDeck de UC Berkeley. 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 una pelota de fútbol geodésica.
Una vez que el laboratorio fue dotado de personal y financiado en parte por la misma subvención Ames de la NASA que lo había iniciado todo, Agogino solo tenía que hacer una cosa: aprender todo lo que hay que saber sobre la respuesta a desastres.
La ecología de los desastres
En el transcurso de 18 meses de investigación, el equipo de Squishy Robotics realizó más de 200 entrevistas con socorristas en todo Estados Unidos.
Todo fue sorprendente, dice Agogino sobre la experiencia. Hay toda una ecología alrededor de los socorristas. No es solo el departamento de bomberos, resulta que su Seguridad Nacional, el ejército e incluso los empleados de servicios públicos. Muchos incendios están siendo provocados por equipos electrónicos industriales defectuosos.
Los bomberos, oficiales federales y trabajadores de servicios públicos invitaron a Agogino y a su equipo de investigación a explorar la complejidad de su trabajo repasando los planes de trabajo, demostrando el uso de su equipo y señalando los problemas que enfrentan a diario para tratar de minimizar el daño. de una amplia gama de posibles desastres.
El estribillo común, sin embargo, 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 los transeúntes?
La falta de previsión sobre las condiciones sobre el terreno es mucho peor que un inconveniente. En 2005, se produjo el peor desastre por peligro químico en la historia de los EE . UU. tras un choque de trenes en Graniteville, Carolina del Sur. Mientras los rescatistas se preparaban cerca para intervenir, no tenían forma de saber que el gas de cloro venenoso ya se estaba esparciendo desde un camión cisterna dañado en uno de los trenes hacia el área residencial circundante.
Sin señales de alerta temprana para comenzar los procedimientos de evacuación, el equipo de gestión de desastres industriales no pudo emitir la orden de evacuación hasta que el cloro formó una enorme nube de veneno en el aire en el valle bajo del área circundante, cuando algunas de las nueve muertes y Ya se habían producido 631 lesiones por gas cloro. El evento todavía se usa como escenario de capacitación para los socorristas.
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 los bots en vuelo es el Departamento de Bomberos de Houston, que fue responsable de abordar los efectos secundarios industriales inesperados de las inundaciones masivas del huracán Harvey en 2017.
No pensarías que un huracán podría causar problemas eléctricos, dice Agogino, pero esos cortes de energía cerraron una planta química cerca de Houston, causando que materiales como los peróxidos se calentaran y explotaran.
La planta, el fabricante multinacional de productos químicos Arkema Inc., fue demandada más tarde por los socorristas que buscaron tratamiento médico después de la exposición a las toxinas, informó Mother Jones .
Robots en la escena de la catástrofe
Pocos en el mundo de la ingeniería entienden este desafío mejor que Robin Murphy , profesor de informática e ingeniería 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 operaciones de búsqueda y rescate robóticas en 28 desastres, que van desde los ataques al World Trade Center hasta deslizamientos de tierra, huracanes, derrumbes de minas, inundaciones , volcanes e incidentes nucleares, todos los cuales califican como eventos CBRNE (amenazas químicas, biológicas, radiológicas, nucleares y explosivas), según Seguridad Nacional .
El trabajo de Murphy cubre la teoría de la robótica de desastres, los peligros CBRNE y las operaciones de rescate, que eventualmente podrían beneficiarse de la tecnología de conciencia situacional como los robots blandos, dice ella.
Creo que es emocionante. Hay muchas posibilidades [para este enfoque], dice Murphy. Los sensores de tierra son particularmente útiles para entornos CBRNE. Es algo que desearíamos haber tenido para los deslizamientos de tierra de La Conchita.
Una representación de cómo se podrían implementar los robots en operaciones de búsqueda y rescate. Alice Agogino/Squishy Robótica
El despliegue de robots CRASAR en esos deslizamientos de tierra en La Conchita, California, que ocurrieron el mismo mes que el desastre del tren de Graniteville, se consideró en gran medida un fracaso , en parte debido a la falta de datos de entrenamiento con los que preparar los robots CRASAR móviles no tripulados. enviados a casas demolidas para buscar sobrevivientes. Debido a que los robots no podían sentir la gravedad de una amenaza de más deslizamientos, tuvieron que ser retirados del sitio a los pocos minutos de su despliegue.
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 [de los sensores terrestres], dice Murphy. La conexión inalámbrica no es muy buena. Cuando comienzas a arrojar estas cosas a los escombros, o incluso al descarrilamiento de un tren químico, solo una pieza de metal 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.
El conocimiento de la situación real 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 la robótica ante 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 los daños causados por el agua, por no hablar del impacto de una caída de 400 pies sobre la superficie de la Tierra.
Trayendo a los Bots de regreso 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 socorristas. Para el contrato de la NASA, Agogino y otros ingenieros recurrieron 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 acrónimo de integridad tensional .
El robot blando cayendo a la Tierra. Alice Agogino/Squishy Robótica
Las estructuras de tensegridad se caracterizan por su alta relación resistencia-peso y su capacidad para distribuir las fuerzas aplicadas 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 el famoso domo geodésico popularizado en EE. UU. por Fuller, pero Squishy Robotics representa el primer esfuerzo formal por incorporar el principio de tensegridad en un proyecto de robótica.
Con la ayuda de los socorristas 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 Agogino, profesora de ingeniería mecánica de UC-Berkeley. Alice Agino/Squishy Robótica
No son robots autónomos, a petición de los socorristas, que no confían en los sistemas autónomos en estos entornos peligrosos, dice Agogino. Los socorristas también solicitaron transmisiones de cámaras en vivo para poder ver lo que ve el robot 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 el condado de Los Ángeles, pero eso no significa que el equipo de Squishy se esté volviendo complaciente. Las entrevistas de los primeros respondedores arrojaron una gran cantidad de nuevas vías para futuras iteraciones de los robots, varias de las cuales ya se están probando en el laboratorio.
Estamos trabajando para poner rotores en el robot para convertirlos en drones de baja altura, que pueden maniobrar en los edificios, dice Agogino. Y recibimos una solicitud para hacerlos flotar [para usar en rescates acuáticos e incidentes de inundaciones].
Traducir los logros de los bots blandos estacionarios a versiones móviles será su propio desafío. El primer robot móvil que construimos para la NASA solo podía soportar una caída de metro y medio, recuerda Agogino.
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Pero parte del objetivo de las asociaciones del departamento de bomberos es descubrir cómo aplicar prácticas exitosas a la maquinaria compleja de un bot blando móvil, que tendría que incluir tanto equipos de sensores como sistemas de movilidad preparados para el espacio, como propulsores de gas frío . Estamos aprendiendo del robot estacionario cómo diseñar y construir la versión móvil para que se pueda dejar caer desde más arriba, dice Agogino.
Un alunizaje puede estar tan distante como dentro de dos décadas, dice el Dr. Agogino, pero mientras tanto, la genialidad del diseño de los robots podría potencialmente salvar cientos de vidas. Y no se puede negar que los bots en sí mismos son creaciones convincentes con la capacidad de aumentar la comodidad de las personas al trabajar junto a los robots en el campo.
No puedes evitar sentir afecto [por los robots], atraen a mucha gente, dice Agogino. No dan miedo como algunos robots de seguridad o máquinas de defensa. Aceptamos el hecho de que somos livianos y podemos trabajar con humanos sin lastimarlos.
Lynne Peskoe-Yang Lynne Peskoe-Yang es escritora científica e investigadora en Nueva York.