Rescue Robotics: en introduktion

jeg havde for nylig fornøjelsen af at møde Dr. Robin Murphy, da hun deltog i det 3-dages politiske Forum om humanitære UAV ‘ er, som jeg organiserede og løb på Rockefeller Center i Italien i sidste måned. Enhver, der er seriøs omkring næste generations humanitære teknologi, bør læse Robins bog om redningsrobotik. Bogen giver en fantastisk introduktion til brugen af robotik i eftersøgnings-og redningsopgaver og fungerer som en værdifuld “sådan manuel” fyldt med dyb indsigt, erfaringer og bedste praksis. Redningsrobotter gør det muligt for ” respondenter og andre interessenter at fornemme og handle i afstand fra stedet for en katastrofe eller ekstrem hændelse.”Mens Robins fokus overvejende er på brugen af søgerobotter til redningsmissioner i USA, bør internationale humanitære organisationer ikke overse de vigtige erfaringer fra denne oplevelse.

AP2

som Robin med rette bemærker, ‘virkningen af jordskælv, orkaner, oversvømmelser er stigende, så behovet for robotter til alle faser af en katastrofe, fra Forebyggelse til respons og genopretning, vil også stige.”Dette gælder især for flyrobotter eller ubemandede luftfartøjer (UAV’ er), som repræsenterer den første udbredte anvendelse af robotik i international humanitær indsats. Som sådan, dette blogindlæg relæer nogle af de vigtigste indsigter fra området redningsrobotter og luft-UAV ‘ er i særdeleshed. For en anden fremragende bog om brugen af UAV ‘ er til søgning og redning, se Gene Robinsons bog med titlen First to Deploy.

den vigtigste brugssag til redningsrobotik er dataindsamling. “Redningsrobotter er en kategori af mobile robotter, der generelt er små nok og bærbare nok til at blive transporteret, brugt og betjent efter behov af gruppen, der har brug for Informationen; en sådan robot kaldes et taktisk, organisk system .”Taktisk betyder, at” robotten styres direkte af interessenter med ‘støvler på jorden’—mennesker, der har brug for at tage ret hurtige beslutninger om begivenheden. Organisk betyder, at robotten implementeres, vedligeholdes, transporteres og får til opgave og ledes af Interessenten, selvom Informationen selvfølgelig kan deles med andre interessenter .”Disse mobile robotter kaldes” ofte ubemandede systemer for at skelne dem fra robotter, der bruges til fabriksautomatisering.”

VP1

der er tre typer eller modaliteter af mobile robotter: ubemandede Jordkøretøjer (UGV ‘er), ubemandede Søkøretøjer (UMV’ er) og ubemandede luftfartøjer (UAV ‘ er). UGV ‘er bruges typisk til at komme ind i kulminer efter cave-in’ S eller kollapsede bygninger for at søge efter overlevende. Faktisk er ” mine katastrofer de hyppigste brugere eller anmodere af redningsrobotter.”Som en side fandt jeg det ganske slående, at “bystrukturer sandsynligvis vil blive inspiceret manuelt mindst fire gange af forskellige interessenter” efter en katastrofe. Under alle omstændigheder ejer “få formelle responsorganisationer” redningsrobotter, hvilket forklarer den gennemsnitlige forsinkelsestid på 6,5 dage for en robot, der skal bruges katastrofe .”Når det er sagt, bemærker Robin, at denne forsinkelsestid er reduceret til 0.5 dag, hvor en ” kommandoinstitution havde en robot eller et eksisterende partnerskab med en gruppe, der havde robotter .”Mens” robotter stadig er langt fra perfekte, er de nyttige.”Robin er omhyggelig med at bemærke, at de fejl og huller, der er beskrevet i hendes bog”, ikke bør bruges som grunde til at afvise brugen af en robot, men snarere som beslutningshjælp til at vælge en aktuelt tilgængelig robot og til proaktivt at forberede et felthold til, hvad de kan forvente.”

Florida State Emergency Response Team indsatte den første dokumenterede brug af små UAV ‘ er til katastrofeberedskab efter orkanen Katrina i 2005. Robin Murphys Center for Robotassisteret søgning & Rescue (CRASAR) fløj også to typer små UAV ‘ er for at hjælpe med redningsfasen: en AeroVironment Raven (fastvinget UAV) og en isensys t-Rekvariant miniature helikopter (billedet nedenfor). To flyvninger blev udført for at ” afgøre, om folk var strandet i området omkring Pearlington, Mississippi, og hvis cresting Pearl River udgjorde øjeblikkelige trusler.”Disse berørte områder var” utilgængelige med lastbil på grund af træer i vejen.”Raven UAV styrtede desværre” ned i et sæt kraftledninger, mens de landede i et revet kvarter.”CRASAR gennemførte efterfølgende yderligere 32 flyvninger med en isensys IP-3 miniaturehelikopter for at undersøge “strukturelle skader på syv bygninger i flere etager.”

Screen Shot 2015-08-04 på 4.43.46 PM

den anden dokumenterede implementering af UAV ‘ er i Robins bog finder sted i 2009, da en kvadrotor blev brugt af Roms Universitet i kølvandet på jordskælvet i 2009. Medlemmer af universitetets Cognitive Cooperative Robotics Lab indsatte UAV på vegne af brandvæsenet. “Indsættelsen i affaldet koncentrerede sig om at demonstrere mobilitet til brandredningsbureauer.”Den tredje dokumenterede brug af UAV’ er fandt sted i Haiti efter jordskælvet i 2010. En Elbit Skylark (fastvinget) UAV blev brugt til at undersøge tilstanden på et fjernt børnehjem nær Leogane, lige uden for hovedstaden.

flere UAV-implementeringer fandt sted i 2011. Efter jordskælvet i Christchurch blev en Consumer Parrot AR-drone oprindeligt brugt til at flyve ind i en katedral for at inspicere skaden (luftbælge). Samme år, en pelikan UAV blev brugt som reaktion på Japan Jordskælv og Tsunami at “teste multi-robot kollaborativ kortlægning i en beskadiget bygning ved Tohoku University.”I dette tilfælde betyder multirobot, at” UAV blev båret af en UGV ” for at få førstnævnte inde i murbrokkerne, så den kunne flyve inde i den beskadigede bygning. Mindst to yderligere UAV ‘ er blev brugt til nødsituationen ved atomkraftværket Fukushima Daiichi. Bemærk, at en “optagelse radiologisk sensor blev lynlås bundet til for at få lav højde undersøgelser.”Stadig i 2011 blev to UAV’ er brugt på Cypern, efter at en eksplosion beskadigede et kraftværk. UAV ‘ erne blev indsat for at “inspicere skaden og skabe et tredimensionelt billede af kraftværket.”Denne mission” foreslog, at flere UAV ‘ er samtidig kunne kortlægge et ansigt af strukturen og fremskynde rekognosceringsprocessen. Endelig blev mindst to flere fastvingede UAV ‘ er brugt i Bangkok efter stor Thailand oversvømmelse i 2011. Disse flyrobotter blev brugt til at ” overvåge store områder og give katastrofeforskere mulighed for at forudsige og forhindre oversvømmelser.”

AP3

i 2012 blev et projekt finansieret af Den Europæiske Union (EU) stillet til UAV ‘ er efter jordskælv i Norditalien for at vurdere det ydre af “to kirker, der ikke var indtastet sikkerhedsmæssige årsager. Robotterne var vellykkede og forsynede ingeniører og kulturhistorikere med oplysninger, der ellers ikke kunne have været opnået.”UAV-implementeringer efter katastrofer i Haiti i 2012 og Filippinerne i 2013 vises desværre ikke i bogen. Under alle omstændigheder bemærker Robin, at den største barriere for implementering af UGV ‘er, UMV’ er og UAV ‘ er “ikke er et teknisk problem, men et administrativt problem.”Jeg vil tilføje lovgivningsmæssige begrænsninger som en anden stor hindring.

Robins bog giver nogle fremragende operationelle vejledning om, hvordan man udfører rescue-robot missioner med succes. Disse vejledningsnotater identificerer også eksisterende huller i de seneste missioner. Et sådant hul er “manglende evne til at integrere UAV-data med satellitbilleder og andre geografiske kilder”, et område, som jeg aktivt arbejder på (Se Mikromapper). Robin foretager en vigtig observation af hullerne-eller mere præcist de datahuller, der findes inden for redningsrobotik. “Overraskende få implementeringer er blevet rapporteret i den videnskabelige eller faglige litteratur, og endnu færre er blevet analyseret i nogen dybde.”Og selv når” data indsamles, mangler mange rapporter en samlende ramme eller konceptuel model til analyse.”

dette bør ikke være overraskende. Rescue robotics, og humanitære UAV ‘ er i særdeleshed, “er nye områder af opdagelse.”Som sådan” betyder deres nyhed, at der er en forsinkelse i at forstå, hvordan man bedst kan fange ydeevne og endda de dimensioner, der udgør ydeevne.”For at være sikker” går præstationen ud over simple binære erklæringer om missionens succes: det kræver at vide, hvad der fungerede og hvorfor.”Desuden kræver brugen af UAV’ er i Hjælp og udvikling en ” holistisk evaluering af teknologien i det større socio-tekniske system.”Jeg er helt enig med Robin, og det er netop derfor, jeg har udviklet standardiserede indikatorer til at vurdere resultaterne af humanitære UAV’ er, der bruges til dataindsamling, nyttelasttransport og kommunikationstjenester i international humanitær bistand. Sådanne standarder er nødvendige tidligere snarere end senere, da “den nuværende tilstand af rapporteringsinstallationer er ad hoc,” hvilket betyder “der er ingen garanti for, at alle implementeringer er blevet registreret, langt mindre dokumenteret på en måde, der understøtter videnskabelig forståelse eller forbedrede enheder og koncepter for operationer.”Jeg vil skrive mere om de standardiserede indikatorer, jeg har udviklet i et fremtidigt blogindlæg.

som Robin også bemærker, “det er ikke let at afgøre, om en robot udførte missionen optimalt, var modstandsdygtig over for forhold, den ikke stødte på, eller gik glip af et vigtigt signal om et offer eller en strukturel fare.”Hvad mere er,” god præstation af en robot i en orkan betyder ikke nødvendigvis god præstation i en anden orkan, fordi så mange faktorer kan være forskellige.”Faktum er, at Redningsrobotik har et “meget lille korpus af naturlige verdensobservationer”, hvilket betyder, at der er begrænset dokumentation baseret på direkte observation af UAV-missioner i marken. Dette gælder også for humanitære UAV ‘ er. I modsætning til videnskaben om rednings-robotik, mange af de andre videnskaber har et “stort korpus af tidligere observationer, og derfor kræver ideer muligvis ikke nye grundlæggende observationer af den naturlige verden.”Hvad betyder dette for redningsrobotik (og humanitære UAV’er)? Ifølge Robin antyder det meget lille korpus af observationer fra den virkelige verden, at laboratorieforsøg og simuleringer vil have “begrænset anvendelighed, da der er lidt information til at skabe meningsmodeller eller at vide, hvilket aspekt af den naturlige verden der skal duplikeres.”

jeg er stadig en stærk fortaler for simuleringer og katastrofeberedskabsøvelser; de er nøglen til at katalysere læring omkring nye (humanitære) teknologier i ikke-high-stakes miljøer. Men jeg tager helt sikkert Robins Pointe. Det er meget klart, at der er behov for meget mere feltarbejde i redningsrobotik (og især i det humanitære UAV-rum). Dette feltarbejde kan udføres på flere måder:

  • kontrolleret eksperimentering
  • deltagelse i en øvelse
  • Koncepteksperimentering
  • deltager-Observatørforskning

kontrolleret eksperimentering er “meget fokuseret, enten på at teste en hypotese eller fange en præstationsmetrik(er) . Deltagelse i en øvelse sker i simulerede, men realistiske miljøer. Denne type feltarbejde fokuserer på ” styrkelse af god praksis .”Koncepteksperimentering kan forekomme både i simuleret miljø og i den virkelige verden. “Eksperimenteringen er fokuseret på at generere koncepter for, hvordan en ny teknologi eller protokol kan bruges .”Denne type eksperimenter også” identificerer nye anvendelser eller missioner til robotten.”Endelig udføres” deltager-observatør ” – forskning, mens roboten faktisk er indsat til en katastrofe og er en form for etnografi.”

der er mange flere vigtige, operationelle indsigter i Robins bog. Jeg kan varmt anbefale at læse afsnit 3-6 I kapitel 6, da de giver meget praktiske råd om, hvordan man udfører redningsrobotikopgaver. Dette afsnit er fyldt med praktiske erfaringer og bedste praksis, som i høj grad afspejler min egen erfaring i det humanitære UAV-rum, som dokumenteret i denne guide til bedste praksis. For eksempel understreger hun den kritiske betydning af at have en “Data Manager” som en del af dit implementeringsteam. “Den første prioritet for dataadministratoren er at samle alle de indgående data og udføre sikkerhedskopier.”Derudover anbefaler Robin Murphy kraftigt, at ekspert deltager-observatørforsker indlejres i missionsteamet—et andet forslag, jeg er helt enig i. Med hensyn til god etikette, “forsøg ikke første kontakt under en katastrofe,” er et andet forslag, som jeg helhjertet er enig i. Det er netop derfor, FN bad UAV-operatører i Nepal om først at tjekke ind med det humanitære UAV-netværk (UAViators).

til sidst, stor tak til Robin for at skrive denne bog og for at deltage i det nylige politiske Forum om humanitære UAV ‘ er.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.