Rescue Robotics: An Introduction

I recently had the pleasure to meeting Dr. Robin Murphy when she participated in the 3-day Policy Forum on Humanitarian UAVs, which I organized and ran at the Rockefeller Center in Italy last month. Seuraavan sukupolven humanitaariseen teknologiaan vakavasti suhtautuvien kannattaa lukea Robinin kirja pelastusrobotiikasta. Kirja tarjoaa erinomaisen johdannon robotiikan käyttöön etsintä-ja pelastustehtävissä ja kaksinkertaistuu arvokkaana ”how to manual” täynnä syviä oivalluksia, opittuja ja parhaita käytäntöjä. Pelastusrobotit antavat ” vastaajille ja muille sidosryhmille mahdollisuuden aistia ja toimia kaukana katastrofin tai äärimmäisen vaaratilanteen tapahtumapaikasta.”Vaikka Robin keskittyy pääasiassa hakurobottien käyttöön pelastustehtävissä Yhdysvalloissa, kansainvälisten humanitaaristen järjestöjen ei pitäisi unohtaa tästä kokemuksesta saatuja tärkeitä opetuksia.

WP2

kuten Robin aivan oikein toteaa, ” maanjäristysten, hurrikaanien ja tulvien vaikutus kasvaa, joten robottien tarve katastrofin kaikkiin vaiheisiin ennaltaehkäisystä reagointiin ja toipumiseen kasvaa.”Tämä pätee erityisesti antennirobotteihin eli miehittämättömiin ilma-aluksiin (UAV), jotka edustavat ensimmäistä laajalle levinnyttä robotiikan käyttöä kansainvälisissä humanitaarisissa pyrkimyksissä. Sellaisenaan, tämä blogikirjoitus relays joitakin keskeisiä oivalluksia alan pelastus robotteja ja antenni UAVs erityisesti. Toinen erinomainen kirja UAV: n käytöstä etsintä-ja pelastustoimiin, katso Gene Robinsonin kirja, jonka oikeus on ensimmäinen käyttöönotto.

pelastusrobotiikan tärkein käyttötapaus on tiedonkeruu. ”Pelastusrobotit ovat ryhmä liikkuvia robotteja, jotka ovat yleensä riittävän pieniä ja kannettavia, jotta tietoa tarvitseva ryhmä voi kuljettaa, käyttää ja käyttää niitä tarpeen mukaan; tällaista robottia kutsutaan taktiseksi, orgaaniseksi järjestelmäksi .”Taktinen tarkoittaa sitä, että” robottia ohjaavat suoraan sidosryhmät, joilla on ”saappaat maassa” —ihmiset, joiden on tehtävä melko nopeita päätöksiä tapahtumasta. Luomu tarkoittaa sitä, että robotin ottaa käyttöön, huoltaa, kuljettaa sekä antaa toimeksiannon ja ohjeen sidosryhmälle, vaikka toki tietoa voidaan jakaa muillekin sidosryhmille .”Näitä liikkuvia robotteja” kutsutaan usein miehittämättömiksi järjestelmiksi, jotta ne erotettaisiin tehdasautomaatioon käytettävistä roboteista.”

WP1

liikkuvia robotteja on kolme tyyppiä tai modaliteettia: miehittämättömät maa-alukset (UGVs), miehittämättömät Meriajoneuvot (UMVs) ja miehittämättömät ilma-alukset (UAVs). UGV: itä käytetään tyypillisesti kivihiilikaivoksiin, jotka seuraavat sortumia tai romahtaneita rakennuksia etsiäkseen eloonjääneitä. Itse asiassa ” kaivosonnettomuudet ovat yleisimpiä pelastusrobottien käyttäjiä tai pyytäjiä.”Sivuhuomautuksena pidin varsin hätkähdyttävänä sitä, että ”eri sidosryhmät todennäköisesti tarkastavat kaupunkirakenteet manuaalisesti ainakin neljä kertaa” katastrofin jälkeen. Joka tapauksessa ”harvat muodolliset vastausorganisaatiot” omistavat pelastusrobotteja, mikä selittää keskimäärin 6,5 päivän viiveen robotin käytölle katastrofissa .”Se sanoi, Robin toteaa, että tämä viive on vähennetty 0.5 päivä, jolloin ” komentolaitos oli robotti tai olemassa kumppanuus ryhmä, joka oli robotteja .”Vaikka” robotit ovat vielä kaukana täydellisestä, ne ovat hyödyllisiä.”Robin on tarkkana huomatessaan, että hänen kirjassaan kuvattuja epäonnistumisia ja aukkoja ”ei tulisi käyttää perusteina hylätä robotin käyttö, vaan pikemminkin päätöksenteon apuna valittaessa tällä hetkellä saatavilla olevaa robottia ja valmisteltaessa ennakoivasti kenttäryhmää siihen, mitä odottaa.”

Florida State Emergency Response Team otti käyttöön ensimmäisen dokumentoidun pienten UAV: iden käytön katastrofiapuun hurrikaani Katrinan jälkeen vuonna 2005. Robin Murphy ’ s Center for Robot-Assisted Search & Rescue (CRASAR) lensi myös kahta pientä UAV-tyyppiä avustamaan pelastusvaiheessa: AeroVironment Raven (kiinteäsiipinen UAV) ja isensys T-Rex variant miniatyyrihelikopteri (kuvassa alla). Kaksi lentoa tehtiin ”sen selvittämiseksi, jäikö ihmisiä jumiin Pearlingtonin ympäristöön Mississippiin ja aiheuttiko kreistyvä Pearl River välittömiä uhkia.”Näille tuhoalueille” ei päässyt kuorma-autolla tiellä olleiden puiden takia.”Raven UAV valitettavasti törmäsi voimalinjoihin-laskeutuessaan tuhoutuneelle alueelle.””Tämän jälkeen CRASAR suoritti vielä 32 lentoa isensys IP-3-pienoishelikopterilla tutkiakseen rakenteellisia vaurioita seitsemässä kerrostalossa.”

Screen Shot 2015-08-04 klo 4.43.46

toinen dokumentoitu UAV: n käyttöönotto Robinin kirjassa tapahtuu vuonna 2009, kun Rooman Sapienza-yliopiston käyttämä quadrotor L ’ Aquilan maanjäristyksen jälkimainingeissa vuonna 2009. Yliopiston kognitiivisen osuuskunnan robotiikkalaboratorion jäsenet ottivat UAV: n käyttöön L ’ Aquilan palokunnan puolesta. ”Käyttöönotto romussa keskittyi osoittamaan liikkuvuutta palopelastuslaitoksille.”Kolmas dokumentoitu UAV: n käyttö tapahtui Haitissa vuoden 2010 maanjäristyksen jälkeen. Elbit Skylark (kiinteäsiipinen)-UAV: n avulla kartoitettiin leoganen lähellä pääkaupungin liepeillä sijaitsevan kaukaisen orpokodin tilaa.

vuonna 2011 tapahtui useita UAV: n käyttöönottoja. Christchurchin maanjäristyksen jälkeen Uudessa-Seelannissa käytettiin aluksi kulutuspaprotin AR-lennokkia, jolla lennettiin katedraaliin tarkastamaan tuhoja (ilmakuva bellow). Samana vuonna, Pelican UAV käytettiin vastauksena Japanin maanjäristys ja Tsunami ”testata multi-robot collaborative kartoitus vaurioitunut rakennuksessa Tohoku University.”Tässä tapauksessa multirobot tarkoittaa, että” UAV kantoi UGV ” saada entinen sisällä raunioista, jotta se voisi lentää sisällä vaurioitunut rakennus. Fukushiman Daiichin ydinvoimalan hätätilanteessa käytettiin ainakin kahta uutta UAV: ta. Huomaa, että ” nauhoittava säteilysensori sidottiin kiinni, jotta voitiin tehdä matalalla suoritettavia tutkimuksia.”Vielä vuonna 2011 Kyproksella käytettiin kahta UAV: ta räjähdyksen vaurioitettua voimalaa. UAV: t lähetettiin ”tarkastamaan vauriot ja luomaan kolmiulotteinen kuva voimalasta.”Tämä tehtävä” ehdotti, että useat UAV: t voisivat samanaikaisesti kartoittaa rakenteen kasvot, mikä kiihdyttäisi tiedusteluprosessia. Lopulta Bangkokissa käytettiin ainakin kahta useita kiinteäsiipistä UAV: ta Thaimaan suuren tulvan jälkeen vuonna 2011. Näitä lentorobotteja käytettiin ” laajojen alueiden tarkkailuun ja katastrofitutkijoiden tulvien ennustamiseen ja ehkäisemiseen.”

Wp3

vuonna 2012 Euroopan unionin (EU) rahoittama hanke osallistui Pohjois-Italian maanjäristysten jälkeisiin UAV: eihin arvioidakseen ”kahden turvallisuussyistä puuttuvan kirkon ulkotiloja. Robotit menestyivät ja antoivat insinööreille ja kulttuurihistorioitsijoille tietoa, jota ei olisi muuten saatu.”UAV: n sijoitukset Haitissa vuonna 2012 ja Filippiineillä vuonna 2013 tapahtuneiden katastrofien jälkeen eivät valitettavasti näy kirjassa. Joka tapauksessa Robin toteaa, että suurin este UGV: n, UMV: n ja UAV: n käyttöönotolle ”ei ole tekninen vaan hallinnollinen kysymys.”Lisäisin sääntelyrajoitteet yhdeksi merkittäväksi esteeksi.

Robinin kirja antaa erinomaisia toimintaohjeita siitä, miten pelastusrobottitehtävät voidaan suorittaa onnistuneesti. Näissä ohjeissa yksilöidään myös viimeaikaisten tarkastuskäyntien puutteet. Yksi tällainen aukko on ”puute kyky integroida UAV tiedot satelliittikuvat ja muut maantieteelliset lähteet,” alue, että olen aktiivisesti työtä (katso MicroMappers). Robin tekee tärkeän havainnon raoista-tai tarkemmin sanottuna niistä tietoaukoista, joita pelastusrobotiikan alalla on. ”Yllättävän vähän sijoituksia on raportoitu tieteellisessä tai ammatillisessa kirjallisuudessa, ja vielä harvempaa on analysoitu perusteellisesti.”Ja vaikka” dataa kerätään, monista raporteista puuttuu yhdistävä viitekehys tai käsitteellinen malli analyysiin.”

tämän ei pitäisi olla yllättävää. Rescue robotics, ja humanitaarinen UAV erityisesti, ” ovat uusia alueita löytö.”Sellaisenaan” niiden uusuus tarkoittaa viivettä sen ymmärtämisessä, miten parhaiten voidaan kuvata suorituskykyä ja jopa suorituskykyä muodostavia ulottuvuuksia.”Ollakseni varma,” suorituskyky ylittää yksinkertaiset binääriset julistukset tehtävän onnistumisesta: se vaatii sen tietämistä, mikä toimi ja miksi.”Lisäksi UAV: n käyttö apu-ja kehitystyössä edellyttää teknologian kokonaisvaltaista arviointia laajemmassa sosioteknisessä järjestelmässä.”Olen täysin samaa mieltä Robinin kanssa, ja juuri siksi olen kehittänyt standardoituja indikaattoreita, joilla arvioidaan kansainvälisen humanitaarisen avun tiedonkeruussa, hyötykuormien kuljetuksessa ja viestintäpalveluissa käytettävien humanitaaristen UAV: iden suorituskykyä. Tällaisia standardeja tarvitaan ennemmin kuin myöhemmin, koska ”käyttöönottojen raportoinnin nykytila on tapauskohtainen”, mikä tarkoittaa, ”ei ole takeita siitä, että kaikki käyttöönotot on kirjattu, saati dokumentoitu tavalla, joka tukee tieteellistä ymmärrystä tai parempia laitteita ja toimintakonsepteja.”Kirjoitan lisää kehittämistäni standardoiduista indikaattoreista tulevassa blogikirjoituksessa.

kuten Robin myös toteaa, ”ei ole helppoa määrittää, suoriutuiko robotti tehtävästä optimaalisesti, kestikö se olosuhteita, joita se ei kohdannut, vai jäikö tärkeä merkki uhrista tai rakenteellisesta vaarasta huomaamatta.”Kaiken lisäksi” robotin hyvä suorituskyky yhdessä hurrikaanissa ei välttämättä tarkoita hyvää suorituskykyä toisessa hurrikaanissa, koska niin monet tekijät voivat olla erilaisia.”Tosiasia on, että Pelastusrobotiikalla on” hyvin pieni corpus of natural world observations”, mikä tarkoittaa, että on olemassa rajallinen dokumentaatio, joka perustuu suoraan tarkkailuun UAV-lennoista kentällä. Tämä koskee myös humanitaarisia UAV: ita. Toisin kuin rescue-robotiikan tieteessä, monissa muissa tieteissä on ” suuri joukko aikaisempia havaintoja, eikä ideointi siten välttämättä vaadi uusia perustavia havaintoja luonnosta.”Mitä tämä tarkoittaa pelastusrobotiikan (ja humanitaaristen UAV: iden) kannalta? Robinin mukaan reaalimaailman havaintojen hyvin pieni corpus viittaa siihen, että lab-kokeilla ja simulaatioilla on ”rajallinen hyöty, koska on vain vähän tietoa merkitysmallien luomiseksi tai sen tietämiseksi, Mitä luonnon puolta monistaa.”

olen edelleen vahva simulaatioiden ja katastrofivalmiusharjoitusten kannattaja; ne ovat avainasemassa oppimisen katalysoinnissa kehittyvien (humanitaaristen) teknologioiden ympärillä ei-korkeiden panosten ympäristöissä. Mutta ymmärrän Robinin näkökulman. Mikä on hyvin selvää on, että paljon enemmän kenttätyötä tarvitaan pelastus-robotiikka (ja erityisesti humanitaarisen UAV-avaruudessa). Kenttätyö voidaan suorittaa useilla tavoilla:

  • kontrolloidut kokeet
  • harjoitukseen osallistuminen
  • Konseptikokeet
  • osallistuja-Tarkkailijatutkimus

kontrolloidut kokeet ovat ”erittäin keskittyneitä joko hypoteesin testaamiseen tai suoritusmittarin (- mittareiden) vangitsemiseen . Harjoitukseen osallistuminen tapahtuu simuloiduissa mutta realistisissa ympäristöissä. Tämäntyyppisessä kenttätyössä keskitytään ” hyvien käytäntöjen vahvistamiseen .”Konseptikokeiluja voi tapahtua sekä simuloidussa ympäristössä että reaalimaailmassa. ”Kokeilu keskittyy luomaan konsepteja siitä, miten uutta teknologiaa tai protokollaa voidaan käyttää .”Tämänkaltainen kokeilu” tunnistaa myös robotille uusia käyttötarkoituksia tai tehtäviä.”Lopuksi” participant-observer ” – tutkimusta tehdään, kun robotti todellisuudessa lähetetään katastrofiin, ja se on eräänlaista etnografiaa.”

Robinin kirjassa on paljon tärkeämpiäkin, toiminnallisia oivalluksia. Suosittelen lämpimästi lukemaan luvun 6 osiot 3-6, koska ne tarjoavat hyvin käytännöllisiä neuvoja pelastusrobotiikan tehtävien suorittamiseen. Nämä osiot ovat täynnä käytännön kokemuksia ja parhaita käytäntöjä, jotka kuvastavat hyvin omaa kokemustani humanitaarisesta UAV-tilasta, kuten tässä parhaiden käytäntöjen oppaassa on dokumentoitu. Esimerkiksi, hän korostaa kriittistä merkitystä ottaa ”Data Manager” osana käyttöönottoa joukkue. ”Data managerin ensimmäinen prioriteetti on kerätä kaikki saapuvat tiedot ja tehdä varmuuskopiot.”Lisäksi Robin Murphy suosittelee vahvasti, että asiantuntijatarkkailija-tarkkailija sisällytetään mission tiimiin—toinen ehdotus, josta olen täysin samaa mieltä. Hyvän etiketin mukaan ”älä yritä ottaa ensimmäistä kontaktia onnettomuuden sattuessa” on toinen ehdotus, josta olen täysin samaa mieltä. Juuri tämän vuoksi YK pyysi Nepalissa toimivia UAV-operaattoreita tekemään ensin lähtöselvityksen humanitaariselle UAV-verkostolle (UAViators).

Lopuksi suuret kiitokset Robinille tämän kirjan kirjoittamisesta ja osallistumisesta äskettäiseen humanitaarisia UAV-joukkoja käsittelevään poliittiseen foorumiin.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.