פיתוח רובוטים קומפקטיים עבור משימות חיפוש והצלה בסביבה עירונית

דרושים בדחיפות ל-Auto Robotics in Urban Environments

פעולות חיפוש והצלה עירוניים הן בין המשימות המסוכנות ביותר עבור מגיבים ראשונים.בניינים מקופחים, חללים לא יציבים וחומרים מסוכנים יוצרים מבוך קטלני שבני אדם יכולים להיכנס רק בסיכון גדול. רובוטים קומפקטיים שעוצבו במיוחד עבור סביבות אלה מציעים קו חיים: הם יכולים להחליק דרך פערים קטנים יותר מאשר טורסו אנושי, להעביר נתונים בזמן אמת מתוך ריק, ואפילו לספק או לבצע תאורה לייצוב של מכשירים חזקים יותר, באמצעות קומפקטיים, לא יציבים, רק על ידי אימון, אשר מופעלים, רק על ידי מערכות מחשוב רחב יותר, אשר מופעלים, עם קומפקטיים, עם קומפקטיים, רק על ידי קומפקטיים, אשר מופעלים, רק על ידי קומפקטיים, רק על ידי קומפקטיים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 כוח מחשוב אינטנסיביים, 000, 000, 000, 000 כוח חזק יותר ממטר חזק

הנתחים גבוהים.לאחר רעידות אדמה, פיגועים, או תאונות תעשייתיות, כל דקה ספירות.מחקרים מראים כי שיעורי ההישרדות של קורבנות לכודים יורדים בחדות לאחר 72 השעות הראשונות. - רובוטים קומפקטיים יכולים להיות מוצבים במהירות, עובדים בצוותים או לצד מצילים אנושיים כדי למפות רִיק, לזהות חתימות חום ולהאזין לקולות של החיים.

פילוסופיה עיצוב: גודל Balancing, כוח וחכמים

תכנון רובוט שיכול לדחוס באמצעות פער של 20 סנטימטר תוך ביצוע מצלמה תרמית, מיקרופון, ורדיו דו-צדדי הוא בעיה הנדסית לא-טריאלית.כל גרם של משקל ומילימטר של נפח חייב להיות מוצדק.שיקולי עיצוב הליבה נופלים לארבעה קטגוריות חופפות: גורם, נפיחות, חישה ותקשורת.

המונחים: Structural Integrity

(הרובוט ’ המעטפה הפיזית היא המגביל העיקרי.זה חייב להיות קטן מספיק כדי להיכנס חללים עירוניים טיפוסיים - לעתים קרובות באמצעות crevices שנוצרו על ידי קירות או קומות התמוטטו, אבל זה חייב להיות חזק מספיק כדי לשרוד להיות נשר, נתקל, או חלקית מרסקים.מהנדסים משתמשים לעתים קרובות מחסנים שונים של פחמן, סגסוגת אלומיניום, או השפעה פולימרים יכול להיות גמישים על פני כמה זמן קצר כדי לרחוץ על פני כמה זמן קצר יותר מאשר שימוש בשרירים.

Locomotion: Tracks, Wheels, Legs, and Hybrids

(הרובע העירוני קשה מאוד לנווט את לוחות הנפץ, השבבים, הזכוכית השבורה, והחלפת יסודות כבדים של מערכת של תנופה שיכולה להתמודד הן משטחים חלק ולא סדירים מאוד, כמו אלה מ-FLT:0iRobots FLT2, ללא כל כך הרבה מכשולים עמידים על פני השטח הקטן (למשל, ה-Pet), להציע יציבות מעולה ויכולים לטפס על מדרונות מתון יותר ויותר.

חיישן Payload: Eyes, Ears, and Nose

רובוט ’ סוויטות חושיות היא קו החיים שלה למפעיל.לפחות, רובוט קומפקטי צריך מצלמה אור גלוי עם יכולת ניווט / zoom ומצלמה אינפרא אדום (IR) לגילוי חום גוף באמצעות עשן או אבק.מיקרופונים, לעתים קרובות ממוסמכים בתבנית אבטחה קריטית של GPS, עוזר לאתר קריאות לעזרה.

תקשורת: חיתוך קורדה (ושמירה על זה אמין)

בסביבה הרדיו הכאוטית של אזור אסון, שמירה על קשר אמין בין רובוט למפעיל קשה. Concrete ו- Steel סופגת אותות אלחוטיים, מה שהופך חדירה דרך קירות מרובים כמעט בלתי אפשריים. רובוטים קומפקטיים לא יכולים לשאת אנטנה גדולה או משדרים בעלי עוצמה גבוהה ללא גודל ומגבלות סוללה גבוהות יותר. Solutions כוללים ביצוע להקות ⁇ - ⁇ נמוך יותר (למשל, 900 M) כי לא יכול להיות טוב יותר סביב מכשולים, מיקרוסקופיים, micro- micro-micro-S ללא עזרה מהירה יותר, אבל כדי למנוע את זה יכול להיות לחץ דם קריטי כדי לדחוף את זה יכול להפעיל את זה יכול להיות מופעל על ידי זרם חשמלי של רשתות אלחוטית דרך זרם חשמליות, אבל לחץ דם מוקדם יותר, אבל לחץ דם ממוקד יותר, אבל לחץ על ידי שימוש ב-אוטקטיבות, אבל לחץ דם מוקדם יותר, אבל לחץ דם מוקדם יותר, אבל לחץ דם מוקדם יותר, אבל לחץ דם מוקדם יותר, אבל לחץ דם מוקדם יותר, אבל לחץ על ידי שימוש במהירויות לחץ על ידי שימוש במהירויות מהירות לחץ על ידי שימוש במהירויות נוגדות לחץ דם ממוקד יותר, אבל לחץ על ידי שימוש סגסוגת מתכתבייטבייטבייטבייטבייטבייטבייטבייטבייטבייטבייטבייטבייט

טכנולוגיות נהיגה ב-Autostable Rescue Robots

בחמש השנים האחרונות, פריצות דרך במספר תחומים התכנסו כדי להפוך את רובוטים הצלה קומפקטיים להרבה יותר מסוגלים מאשר דורות קודמים.החידושים המשפיעים ביותר כוללים את המיניאוריטציה של רכיב, ניווט אוטונומי, חישה מתקדמת וארכיטקטורה עיצוב מודולרית.

מינימום של פיצוי וחוק

חוק מורס סיפק מיקרומעבדים חזקים ויחידות עיבוד גרפיקה (GPUs) שמתאימות לדירקטוריון בגודל כרטיס אשראי.פלטפורמות כמו סדרת NVIDIA Jetson מאפשרת עיבוד בזמן אמת של רשתות עצביות לגילוי אובייקטים והימנעות ממכשולים. Simultanely, מצחצח DC מנועים ומכשירים הרמוניים יש חרק לגודל בזמן מתן גבוה ל- 30 ק"ג'ק כדי להפעיל את רכיבי הרובוט בגודל של 1 ק"ג'ק ל-64/45/7 ק"מ"ג'אט ל- 30 ק"מ.

דוגמה למיניטור זה היא הרובוט ה-FLT:0 Hopping Robot מנאס"א JPLFreaLT:1 - מכשיר בגודל כדור טניס המשתמש גלגל תגובה של שלוש צירים ורגליים מועלות באביב כדי להציץ מעל מכשולים.בזמן שתוכנן במקור עבור חקר פלנטרי, אותם עקרונות חלים על חללים ארציים שבהם ניתן להאט מדי.

ניווט אוטונומי ו-SLAM

אחד מצוואר הבקבוקים הגדולים ביותר בהצלת רובוטים היה הצורך בשיתוף פעולה עם בני אדם קבועים.במבנה מלא עשן, ממוטט, מפעיל לא יכול לראות את הרובוטים ’ סביבתו מספיק טובה כדי להנחות אותו ביעילות.אלגוריתמים לניווט אוטונומיים, במיוחד אלה המבוססים על דינמיקה חזותית-לא-אינטיבית (VIO) ו- LiDAR-based ⁇ s, מאפשרים לרובוט לבנות מפה של הסביבה בזמן אמתי תיבות של ממש, ולאחר מכן, כדי לחקור באופן משמעותי, על ידי תוכניות למידה.

חיישן משופר ו-Picezon

מעבר למצלמות בסיסיות ודימויים תרמיים, שיטות חיישן חדשות הופכות את דרכם לגורמים קומפקטיים מסוגים (FLT:0) לדמיית הסימולמסטריביים (Hypertral הדמיהFLT:1) יכולות להבחין בין חומרים שונים - שימושיות לזיהוי חולשות מבניות או פיסות מסוכנות.

עיצובים מודולריים ו Reconfigurable

לא רובוט אחד יכול להתמודד עם כל תרחיש.עיצוב מודולרי מאפשר לצוותי הצלה להחליף את קצה האפקטים, ראשי החיישן, או אפילו פלחי גוף שלמים.לדוגמה, ה-FLT:0ANYmal RobotveFLT:1 מכל דבר שהוא יכול להיות מצויד בזרוע רובוטית, מודולים LiDAR, או מצלמה סטריאו בהתאם למשימה.

אתגרים עקביים: כוח, סביבה, ואוטונומיה

למרות ההתקדמות המרשימה, רובוטים של הצלה קומפקטיים עדיין עומדים בפני גבולות יסודיים המונעים אימוץ נרחב באסונות אמיתיים.

מגבלות כוח וניהול התרמו

נפח חזק של רובוט קומפקטי משאיר מעט מקום סוללות.מיקרו-רוב טיפוסי עם סוללה 50 Wh עשוי לפעול רק 20-30 דקות תחת עומס - הרבה פחות מהשעות הדרושות כדי לחפש התמוטטות רב קומות.אנרגיה קציר ממקורות מ- 50 Wh (החומרים, חימום דלות, קרינת RF) יכול לספק טעינה, אבל רמות הכוח נמוכות מדי כדי לספק תמיכה פעילה של נוזל חשמלי, במיוחד, כגון הפיכה, 000 ליטרים, עם זאת, עם זאת, יכול לספק טיפול תרופתי, עם זאת, עם זאת, לחץ דם, עם זאת, טיפול תרופתי, עם זאת, עם זאת, טיפול תרופתי, טיפול תרופתי, טיפול תרופתי, עם זאת, טיפול תרופתי, טיפול תרופתי, טיפול תרופתי, עם לחץ דם, עם לחץ דם, יכול לספק טיפול תרופתי, עם לחץ דם, עם זאת, עם לחץ דם, עם לחץ דם, עם זאת, עם זאת, עם לחץ דם חום, עם זאת, יכול לספק טיפול תרופתי, עם לחץ דם, עם טיפול תרופתי, עם לחץ דם חלקי, עם לחץ דם חלקי, יכול לספק טיפול תרופתי, עם טיפול תרופתי, עם לחץ דם חום, יכול לספק טיפול תרופתי, יכול לספק טיפול תרופתי, עם טיפול תרופתי, טיפול תרופתי, עם לחץ דם מוגבל, יכול לספק טיפול תרופתי, עם לחץ דם, עם לחץ

חוסר אחריות סביבתית

סביבות אסון עירוני אינן סטטיות.דיריס יכול להשתנות, שריפות יכולות להתפשט, ומים יכולים להציף רמות נמוכות יותר. רובוט חייב להיות מסוגל לזהות ולהגיב לשינויים תנאים - למשל, סדק בטוח לחצות לפני עשר דקות יכול להיות כעת לא יציב.אבק ולחות הם איומים קבועים לחיישנים ואלקטרוניקה.רוב רובוטים מסחריים משתמשים רק במתקני IP68-מתאים, אך שמירה על תנומות יעילות תוך שמירה על גישה לנמלים ומודולים הם עלולים מורכבים להטמיעו יכולת לשלב תאים אופטיים, או להטמיעויים, כמו גם לתאים פונקציונליים עתידיים.

תקשורת שחור

כפי שצוין קודם לכן, חדירה רדיו נשאר החיל של רובוטים בלתי מזוהים של הצלה ללא חתכים.אפילו עם רשתות mesh וחוזרים, לעתים קרובות יש ריקנות עמוקות מאחורי קירות בטון מאוישים פלדה, שבו אין אותות מגיע רובוטים מעוקלים (התרם) לפתור את טווח זה אך מוגבל וניידות - כבל יכול להתכווץ על פסולת.

כיוונים עתידיים: בינה מלאכותית, שיתוף פעולה והתאמה

במבט קדימה, הדור הבא של רובוטים הצלה קומפקטיים יתעצב על ידי שלושה מגמות: אינטליגנציה מלאכותית מתוחכמת יותר, שיתוף פעולה עמוק יותר עם צוותים אנושיים ורובוטים אחרים, ודחוף לקראת סטנדרטיזציה בין סוכנויות ויצרנים.

בינה מלאכותית מתקדמת לאוטונומיה והחלטות

[הניווט האוטונומי הנוכחי פועל היטב בסביבות פתוחות יחסית, אך מאבקים עם פיסול קלוש מאוד, ללא מבנה.מודלים למידה עמוקה מאומן על נתונים גדולים של מבנים התמוטטים (מצטברים מסימולציה וצילומים אמיתיים) יכולים לשפר את הבנת הסצינה – להבחין במהירות בדלבנים רכים ממשטחים בעלי יכולת זיהוי רגל, הכרה בחלקים של גוף האדם, וחיזוי חוסר יציבות מבנית.

רובוט רובוט ורובוט-רובוט צוותים

אף רובוט יחיד לא יכול לכסות אתר התמוטטות גדול במהירות.סווממים של עשרות רובוטים קטנים יכולים להתפשט ולהתאחד באמצעות פסולת במקביל, שיתוף מפות ומקומות קורבנות באמצעות רשת מרש.זה דורש אלגוריתמים חזקים - כל רובוט חייב להימנע מהתערבות, לשתף רוחב פס, ושיקום דינמי של אזורי חיפוש כאשר רובוט אחד נכשל או מוצא קורבן בצד האנושי, מציאות מוגברת (AR) מאפשר להצגת מוטציות וסימנים נמוכים יותר; אבל רובוטיים ברמה גבוהה יותר;

סטנדרט והתאמה

כיום, רוב הרובוטים מצילים בנויים ומתאימים זה לזה - פורמטים שונים של נתונים, ממשקי בקרה, ועומסי תשלום על גבי מטענים.זה מעכב תגובה רב-עוצמה לארגונים כמו FLT:0ASTMTMFLT:1 ו-FLT:2DS המכון הלאומי של תקני התקנים וטכנולוגיה (NIST)FLT 3 הם פיתוח סטנדרטים עבור תקשורת (למשל, תקן DFash) ו-DVateam (R) עבור תקן בקרה ו-RVREFash)

מחסומים ושיעורים של ממש-עולם לומדים

רובוטים הצלה קומפקטיים כבר בשימוש במספר תקריות בעולם האמיתי (לאחר רעידת האדמה והצונאמי של 2011) ביפן, רובוטים קטנים מעוקבים אחר רובוטים מ-FLT:0 QuicknceFLT:1 ו-FLT:2PackBotFLT 3LT 3, היו מוכנים לנפץ את הסוללות הגרעיניות של Fukushima Daiichi כדי למדוד את רמות הקרינה ולבדוק אזורים שנפגעו ב-2013.

הצלחה בולטת אחת הייתה השימוש ב-FLT:0 [ANYmalcioFLT:1] במהלך תרגיל התמוטטות עירונית מדומה מאורגן על ידי מרכז החילוץ השוויצרי רובוטיקה (FLT: הרובוט לנווט באופן אוטונומי מבנה חניה התמוטט באופן חלקי, איתור שלושה מנוונים (קורבנות) ומיפוי תוכנית הרצפה בתוך 20 דקות - משימה שתבצע שעות אנושיות ונדרשת אמצעי זהירות משמעותיים של שיטות הפעלה פשוטות יותר, החל ממערכות הפעלה אלחוטיות, ופעולות פשוטות יותר, הן שיטות אימון אלחוטיות של שימוש, ופעולות פשוטות יותר, כגון:

מסקנה: הדרך המובילה לחיפוש קומפקטי ולרובי הצלה

רובוטים קומפקטיים אינם מושג עתידני יותר; הם כלים מעשיים שמתחילים להציל חיים בחיפוש עירוני והצלה.היכולת שלהם להיכנס לחללים בני אדם אינה יכולה, לשאת סביבות בני אדם לא, ולהעביר נתונים קריטיים מלב אסון הופכת אותם לנכסים חיוניים.עם זאת, האתגרים ההנדסיים של miniaturization, כוח, תקשורת ואוטונומיה הם רחוקים מלהיות פתרון, כל דור חדש מביא שיפורים קלים יותר, AI, יותר, יותר, דרישות יותר חזקים יותר, אך גם מצריכת חשמל, אך יותר, אך יותר, אך יותר, אך יותר, אך יותר, יותר, יותר, יותר, יותר, אך יותר, יותר, יותר, יותר, יותר, יותר, יותר, יותר, מתוצאות טובות יותר, מצריכת יתר עלות, מתוצאות טובות יותר, הן יכולות יותר, הן מצריכת חשמל, ואוטונומיה, הן מתוצאות טובות יותר, הן מתוצאות טובות יותר, הן מצריכת חשמל, הן יכולות יותר, הן יכולות יותר, הן מתוצאות טובות יותר, הן יכולות יותר, יותר, הן יכולות להיות פחות טובות יותר, הן יכולות להיות יותר, יותר, יותר, יותר, הן יכולות להיות יותר, הן יכולות להיות יותר, ועצמאות, יותר, יותר, יותר, הן יכולות להיות יותר, יותר, יכולות להיות יותר, יותר, יותר,

הדרך המבטיחה ביותר קדימה משלבת השקעה מתמשכת במחקר בסיסי (במיוחד בתחום אחסון האנרגיה ו- AI לסביבות שאינן מבנות) עם שיתוף פעולה הדוק בין הרובוטיקה לבין מגיבי חירום. תרחישים סטנדרטיים של בדיקות, מחסניות תוכנה בקוד פתוח כמו ROS 2, ופלטפורמות חומרה מודולריות מודולריות יזרזו את החדשנות ויפחיתו את השכפול של המאמץ. בעוד הרובוטים הקומפקטיים האלה יהפכו ליותר מוכשרים וזולים, הם יעברו מלהיות כלים המשמשים צוותים ועד ציוד עילית לכל מיני דרכים כדי להציל חיים עירוניים, אך לא רק כדי להציל אותם, אלא גם כן, אך לא רק כדי להציל אותם, אלא גם כן, אלא גם כן, אך לא רק כדי למנוע את חייהם של גברים אמיצים, אלא גם כן, אך לא רק כדי להציל אותם, אך לא רק כדי להציל אותם.