Rescue Robotics: An Introduction

jeg har nylig hatt gleden av å møte Dr. Robin Murphy da hun deltok i 3-dagers Policy Forum På Humanitære Uaver, som jeg organisert og kjørte På Rockefeller Center i Italia i forrige måned. Alle som er seriøse om neste generasjons humanitære teknologi, bør lese Robins bok om redningsrobotikk. Boken gir en flott introduksjon til bruk av robotikk i søk – og redningsoppdrag og dobler som en verdifull «how to manual» fullpakket med dyp innsikt, erfaringer og beste praksis. Redningsroboter gjør det mulig for «respondenter og andre interessenter å fornemme og handle på avstand fra stedet for en katastrofe eller ekstrem hendelse.»Mens Robins fokus hovedsakelig er på bruk av søkeroboter for redningsoppdrag i USA, bør internasjonale humanitære organisasjoner ikke overse de viktige erfaringene fra denne erfaringen.

WP2

Som Robin med rette bemerker, ‘ virkningen av jordskjelv, orkaner, flom øker, så behovet for roboter for alle faser av en katastrofe, fra forebygging til respons og gjenoppretting, vil også øke.»Dette gjelder spesielt for antenne roboter, Eller Ubemannede Luftfartøyer (Uaver), som representerer den første utbredte bruken av robotikk i internasjonal humanitær innsats. Som sådan, dette blogginnlegget relays noen av de viktigste innsikt fra feltet av redningsroboter og antenne Uaver spesielt. For en annen utmerket bok om bruk Av Uaver for søk og redning, vennligst se Gene Robinsons bok Med tittelen First To Deploy.

det viktigste bruksområdet for redningsrobotikk er datainnsamling. «Redningsroboter er en kategori av mobile roboter som generelt er små nok og bærbare nok til å bli transportert, brukt og operert på forespørsel av gruppen som trenger informasjonen; en slik robot kalles et taktisk, organisk system . Taktisk betyr at «roboten er direkte kontrollert av interessenter med» støvler på bakken » – folk som trenger å ta ganske raske beslutninger om arrangementet. Organisk betyr at roboten distribueres, vedlikeholdes, transporteres og oppdrag og ledes av interessenten, men selvfølgelig kan informasjonen deles med andre interessenter .»Disse mobile robotene» blir ofte referert til som ubemannede systemer for å skille dem fra roboter som brukes til fabrikkautomatisering.»

WP1

det finnes tre typer eller modaliteter av mobile roboter: Ubemannede Bakkekjøretøy (UGVs), Ubemannede Marine Kjøretøy (UMVs) og Ubemannede Luftfartøyer (Uaver). UGVs brukes vanligvis til å gå inn i kullgruver etter hule inn eller kollapsede bygninger for å søke etter overlevende. Faktisk, » mine katastrofer er de hyppigste brukerne eller forespørslene av redningsroboter.»Som en side fant jeg det ganske slående at «urbane strukturer sannsynligvis vil bli manuelt inspisert minst fire ganger av forskjellige interessenter» etter en katastrofe. Under alle omstendigheter eier «få formelle responsorganisasjoner» redningsroboter, noe som forklarer gjennomsnittlig forsinkelsestid på 6,5 dager for en robot som skal brukes katastrofe .»Når Det er sagt, Bemerker Robin at denne forsinkelsestiden er redusert til 0 . 5 dag da en » kommandoinstitusjon hadde en robot eller et eksisterende partnerskap med en gruppe som hadde roboter .»Mens» roboter fortsatt er langt fra perfekte, er de nyttige.»Robin er forsiktig med å merke seg at feilene og hullene som er beskrevet i boken hennes «ikke skal brukes som grunner til å avvise bruk av en robot, men heller som beslutningsstøtte ved valg av en tilgjengelig robot og for proaktivt å forberede et feltteam for hva du kan forvente.»

Florida State Emergency Response Team utplassert den første dokumenterte bruken av små Uaver for katastrofeberedskap etter Orkanen Katrina i 2005. Robin Murphys Senter For Robotassistert Søk & Rescue (CRASAR) fløy også to typer små Uaver for å bistå med redningsfasen: En AeroVironment Raven (fast-wing UAV) og en iSENSYS T-Rex variant miniatyr helikopter (bildet nedenfor). To fly ble utført for å » avgjøre om folk var strandet i området rundt Pearlington, Mississippi, og hvis cresting Pearl River var posing umiddelbare trusler.»Disse berørte områdene var «uoppnåelige med lastebil på grunn av trær i veien.»The Raven UAV dessverre krasjet» inn i et sett med kraftledninger mens landing i en revet nabolag.»CRASAR deretter gjennomført en ekstra 32 flyreiser med en iSENSYS IP – 3 miniatyr helikopter for å undersøke» strukturelle skader på syv fleretasjes bygninger.»

Screen Shot 2015-08-04 på 4.43.46 PM

den andre dokumentert distribusjon Av Uaver I Robins bok oppstår i 2009, når en quadrotor brukes Av Sapienza Universitetet I Roma i kjølvannet Av L ‘ Aquila jordskjelvet i 2009. Medlemmer Av Universitetets Cognitive Cooperative Robotics Lab utplassert UAV på vegne Av L ‘ Aquila Brannvesenet. «Utplasseringen i ruskene konsentrert seg om å demonstrere mobilitet til brannredningsbyråer.»Den tredje dokumenterte bruken av Uaver skjedde i Haiti etter Jordskjelvet i 2010. EN UAV Fra Elbit Skylark ble brukt til å undersøke tilstanden til et fjernt barnehjem nær Leogane, like utenfor hovedstaden.

Flere UAV-distribusjoner skjedde i 2011. Etter Christchurch-Jordskjelvet i New Zealand ble en Forbruker Papegøye AR drone opprinnelig brukt til å fly inn i en katedral for å inspisere skaden (luftfoto nedenfor). Samme år, En Pelican UAV ble brukt som svar På Japan Jordskjelv og Tsunami å » teste multi-robot samarbeids kartlegging i en skadet bygning På Tohoku University. I dette tilfellet betyr multirobot at «UAV ble båret av EN UGV» for å få den tidligere inne i ruinene, slik at den kunne fly inn i den skadede bygningen. Minst to Ekstra Uaver ble brukt til nødsituasjonen ved Fukushima daiichi kjernekraftverk. Merk at en » opptak radiologisk sensor ble zip knyttet til for å få lav høyde undersøkelser.»Fortsatt i 2011 ble to Uaver brukt på Kypros etter at en eksplosjon skadet et kraftverk. Uaver ble utplassert for å » inspisere skaden og skape et tredimensjonalt bilde av kraftverket.»Dette oppdraget» foreslo at flere Uaver samtidig kunne kartlegge et ansikt på strukturen, akselerere rekognoseringsprosessen. Til Slutt ble minst to flere faste uaver brukt i Bangkok etter Den Store Thailandflommen i 2011. Disse luftrobotene ble brukt til å » overvåke store områder og tillate katastrofeforskere å forutsi og forhindre flom.»

Wp3

I 2012, et prosjekt finansiert Av Den Europeiske Union (EU) stilte Til Uaver etter jordskjelv I Nord-Italia for å vurdere eksteriør av » to kirker som ikke hadde blitt angitt sikkerhetsgrunner. Robotene var vellykkede og ga ingeniører og kulturhistorikere informasjon som ikke kunne ha blitt oppnådd ellers.»UAV-distribusjoner etter katastrofer i Haiti i 2012 og Filippinene i 2013 vises ikke i boken, dessverre. Uansett bemerker Robin at hovedbarrieren for å distribuere Ugver, Umver og Uaver «ikke er et teknisk problem, men et administrativt.»Jeg vil legge til regulatoriske begrensninger som en annen stor hindring.

Robins bok gir noen utmerket operativ veiledning om hvordan du kan utføre redningsrobotoppdrag med hell. Disse veiledningsnotatene identifiserer også eksisterende hull i de siste oppdragene. Et slikt gap er «manglende evne til å integrere UAV-data med satellittbilder og andre geografiske kilder», et område jeg jobber aktivt med (se MicroMappers). Robin gjør en viktig observasjon på hullene—eller mer presist datagapene som eksisterer innen redningsrobotikk. «Overraskende få distribusjoner har blitt rapportert i den vitenskapelige eller faglige litteraturen, og enda færre har blitt analysert i noen dybde.»Og selv når» data samles inn, mangler mange rapporter et samlende rammeverk eller konseptuell modell for analyse.»

dette bør ikke være overraskende. Rescue robotics, og humanitære Uaver spesielt, » er nye områder av funn.»Som sådan» betyr deres nyhet at det er et lag i å forstå hvordan man best kan fange ytelse og til og med dimensjonene som utgjør ytelse.»For å være sikker,» ytelse går utover enkle binære erklæringer misjon suksess: det krever å vite hva som fungerte og hvorfor.»Videre krever bruk av Uaver i bistand og utvikling en» helhetlig evaluering av teknologien i det større sosio-tekniske systemet.»Jeg er helt enig Med Robin, og det er nettopp derfor jeg har utviklet standardiserte indikatorer for å vurdere ytelsen til humanitære Uaver som brukes til datainnsamling, nyttelasttransport og kommunikasjonstjenester i internasjonal humanitær hjelp. Slike standarder er nødvendig tidligere heller enn senere siden «den nåværende tilstanden for rapporteringsutplasseringer er ad hoc», som betyr «det er ingen garanti for at alle distribusjoner er registrert, mye mindre dokumentert på en måte som støtter vitenskapelig forståelse eller forbedrede enheter og konsepter for operasjoner.»Jeg skal skrive mer om de standardiserte indikatorene jeg har utviklet i et fremtidig blogginnlegg.

Som Robin også bemerker, «det er ikke lett å avgjøre om en robot oppnådde oppdraget optimalt, var motstandsdyktig mot forhold det ikke møtte, eller savnet en viktig cue av et offer eller strukturell fare.»Hva mer,» god ytelse av en robot i en orkan betyr ikke nødvendigvis god ytelse i en annen orkan fordi så mange faktorer kan være forskjellige. Faktum Er At Rescue robotics har et «veldig lite corpus of natural world observations», noe som betyr at det er begrenset dokumentasjon basert på direkte observasjon AV UAV-oppdrag i feltet. Dette gjelder også humanitære Uaver. I motsetning til vitenskapen om redningsrobotikk har mange av de andre vitenskapene et » stort korpus av tidligere observasjoner, og dermed kan tanker ikke kreve nye grunnleggende observasjoner av den naturlige verden.»Hva betyr dette for redningsrobotikk (og humanitære Uaver)? Ifølge Robin antyder det svært små corpus av virkelige verdensobservasjoner at laboratorieeksperimentering og simuleringer vil ha » begrenset nytte da det er lite informasjon for å skape meningsmodeller eller å vite hvilket aspekt av den naturlige verden som skal dupliseres.»

jeg er fortsatt en sterk talsmann for simuleringer og katastrofeberedskapsøvelser; de er nøkkelen til å katalysere læring rundt nye (humanitære) teknologier i ikke-high-stakes miljøer. Men Jeg tar Absolutt Robins poeng. Det som er veldig klart er at mye mer feltarbeid er nødvendig i redningsrobotikk (og spesielt i det humanitære UAV-rommet). Dette feltarbeidet kan utføres på flere måter:

  • Kontrollert Eksperimentering
  • Deltakelse I En Øvelse
  • Konsept Eksperimentering
  • Deltaker-Observatør Forskning

Kontrollert eksperimentering er » svært fokusert, enten på å teste en hypotese eller fange en ytelse metric (s) . Deltakelse i en øvelse skjer i simulerte-men-realistiske miljøer. Denne typen feltarbeid fokuserer på » å styrke god praksis .»Konsepteksperimentering kan forekomme både i simulert miljø og i den virkelige verden. «Eksperimenteringen er fokusert på å generere konsepter om hvordan en ny teknologi eller protokoll kan brukes .»Denne typen eksperimentering også» identifiserer nye bruksområder eller oppdrag for roboten.»Til slutt,» deltaker-observatør » forskning er utført mens roboten er faktisk utplassert til en katastrofe, og er en form for etnografi.»

Det er mange flere viktige, operasjonelle innsikter i Robins bok. Jeg anbefaler å lese avsnitt 3-6 I Kapittel 6 siden de gir svært praktiske råd om hvordan å utføre redning-robotikk oppdrag. Denne delen er fullpakket med praktiske erfaringer og beste praksis, som veldig mye speiler min egen erfaring i det humanitære UAV-rommet, som dokumentert i denne beste praksisguiden. For eksempel understreker hun den kritiske betydningen av å ha en «Data Manager» som en del av distribusjonsteamet. «Den første prioriteten til data manager er å samle alle innkommende data, og utføre sikkerhetskopier.»I tillegg Anbefaler Robin Murphy sterkt at ekspert deltaker-observatørforsker er innebygd i oppdragsteamet-et annet forslag jeg helt enig med. Når det gjelder god etikette,» ikke forsøk første kontakt under en katastrofe, » er et annet forslag som jeg helhjertet enig med. DETTE er nettopp GRUNNEN TIL AT FN ba UAV-operatører i Nepal om først å sjekke inn med Det Humanitære UAV-Nettverket (UAViators).

avslutningsvis, stor takk Til Robin for å skrive denne boken og for å delta i den siste Policy Forum På Humanitære Uaver.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.