הרובוטיקה של תגובה לאסון התפתחה מטיפוסים ניסיוניים לכלים חיוניים שפורשים ב רעידות אדמה, שיטפון, תאונות תעשייתיות ואפילו מקרי חירום גרעיניים.הצלחתם של רובוטים אלה תלויה ביכולתם לתפקד באופן אמין בסביבות הבלתי נסלחות ביותר על פני כדור הארץ – רחובות מרוצפים, מנהרות צפופות, עננים רעילים והתמוטטות מבנים.

הבנת מערכות אלקטרו-מכניות

מערכת אלקטרו-מכנית משלבת רכיבים חשמליים – כגון מיקרו-בקרים, מנועים, סוללות וחיישנים – עם רכיבים מכניים כמו הילוכים, נושאים, מסגרות וקישורים. התהליכים של הצד החשמלי ומספקת אנרגיה, בעוד הצד המכני מתורגם שהאנרגיה לפעולה פיזית.ברובוטים של אסון, סינרגיה זו חייבת לסבול טמפרטורות קיצוניות, אבק, השפעה, קרינה ושמירה על שליטה מדויקת של מערכות כוח כגון, איזון, כל לחץ, לחץ דם, לחץ, לחץ, לחץ, כל רמה של כוח, לחץ דם, לחץ דם, לחץ, לחץ דם, לחץ דם, כל אמצעי בקרה תרמית, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ, לחץ דם, לחץ דם, לחץ דם, לחץ דם, כל אמצעי בקרה.

המונחים: Depth

כל רובוט אסון מבוסס על קבוצה של אבני בניין אלקטרו-מכאולוגיות בסיסיות.המשחק בין מרכיבים אלה קובע את גמישות הרובוט, סיבולת ויכולת לבצע משימות תחת לחץ.

  • (FLT:0Motors and Actuators:FLT:1) אלה הם השרירים של הרובוט. Brushless DC מנועים, מנועים צעד, גלילים, ומבצעים ליניאריים כל אחד מציעים עצירות מסחר ב torque, מהירות, יעילות, ובקרת שליטה.
  • (FLT:0)Sensors: FLT:1 רובוטים אסון חייבים לתפוס סביבה כאוטי. סוויטות חיישן אופייניות כוללות LiDAR עבור מיפוי 3D, מצלמות סטריאו עבור ניווט חזותי, מצלמות תרמיות עבור איתור ניצולים באמצעות עשן, חיישני גז לגילוי כימי, ויחידות מדידה לא רצויה (IMUs) עבור אוריינטציה ואיזון. pin Measures על מניפולטור נשק במהלך חיישנים מאובקים אלה חייב להיות לכודים על ידי חיישנים מגזענים, 000 חיישנים ממין, להיות מקיפים של חיישנים ממין, 000 חיישנים ממין, 000 חיישנים ממין, 000 חיישנים ממין, 000 מקיפים של חיישנים ממין, 000 מקיפים של חיישנים ממין, 000 חיישנים מהפרעה מסובכים, 000 מקיפים של , 000 מקיפים את ההפרעה מקיפים של , 000 מקיפים של חיישנים ממין, על ידי מקיפים מקיפים מקיפים את ההפרעה מקיפים חיישנים ממין, על ידי מקיפים את ההפרעה מקיפים מקיפים מקיפים חיישנים ממין.
  • (FLT:0)Control Systems: 1.FLT:1 המוח של הרובוט הוא לעתים קרובות בקר מוטבע בזמן אמת רץ לולאות משוב בשיעורי קילוהרץ. אוטונומיה ברמה גבוהה יכול להיות מטופלים על ידי אלגוריתמים נפרדים על גבי מחשב פועל AI, בעוד פיקוח מוטורי נמוך מוקצה למיקרו-בקרים ייעודיים של שליטה חייב להיות מכריע; עיכוב של כמה מילימטרים יכול לגרום להורדת נתונים אולטרה-חמצני (GA) עבור מערכות בקרה ייעודיות (מקלטות).
  • (FLT:0) Power Supplis:FLT:1 אנרגיה היא הדם של כל מערכת אלקטרו-מכנית.אסון רובוטים בדרך כלל להשתמש ליתיום-פוימר או ליתיום-יון-שליון, לעתים קרובות מתווספים עם תאי דלק או כבלי חשמל tethered.סוללת סוללה יעילה ישירות מגבלות זמן - דאגה משמעותית בפעילות ניהול אנרגיה חכמה, מתח נוכחי, וטמפרטורה בין סוללות ממריצים למולים או ממריצים לסוללות לא-לכים.

עיבוד אותות ו- Feedback Loops

מערכות אלקטרו-מכאניות הן חד-לשוניות סגורות לחלוטין.חיישנים מספקים משוב על מיקום, מהירות, כוח וסביבה; הבקר משווה זאת נגד מדינות הרצויות ומתאים פקודות אקטוטור בהתאם.ברובוטים אסון, הבקר חייב לפצות על עומסים בלתי צפויים - זרוע רובוטית מרימה סלאב קונקרטית מתנהגת באופן שונה מאותה זרוע שקופה בעדינות נוטה לשפשף.

תוצאות ב- Disaster Response

מערכות אלקטרו-מכניות מאפשרות מגוון רחב של פלטפורמות רובוטיות שכל אחת מהן מותאמות לתרחישים ספציפיים של אסון.התתת הבאה מפרטת כיצד המערכות הללו מתרגמות ליכולות מצילות חיים על הקרקע.

חיפוש והצלה: לנווט את הבלתי נראה

לאחר רעידת אדמה או התמוטטות בנייה, העדיפות הראשונה היא איתור ניצולים לכודים מתחת להריסות.רובוטים כגון:0 InuktuncioFLT 1 (בהמשך) סדרה 1 (הראשונה) או סדרת ה-FLT:2DARPA Robotics Challenge (DARPA Robotics Challenge) יכולים לפעול על ידי מעברים חשמליים (DLCFLT) באמצעות מעבורת חשמלית של כל אחד ממריצים למצלמות של פחמן דו-DFLTs, אשר עלולים, כדי לעקוף את כל אחד מהם, כדי למנוע ממרחקים של 5.

התבוננות חיצונית: עיניים על הווריד

בעקבות אסון, מהנדסים מבניים חייבים להעריך את בטיחותם של מבנים פגומים לפני צוותי החילוץ יכולים להיכנס.רובוטים המצוידים במצלמות ארסיות, מכ"ם קופות קרקעיות, ועובי אודיו יכולים לזחול דרך חללים שנפגעו.זרועות הממניות המשמשות לפרוס חיישנים הן בדרך כלל אלקטרו-מכניות - קישורי פחמן-מסלול המופעלים על ידי מנועים עם דחף הרמוני, חייב להיות קלים לכדי למנוע בדיקה אוטונומית של שישה-חשמל (F) באופן אוטומטי ל-Fic) לשימוש ב-FDFic-Fic-Ficial ב-Mobile-FcreperiOS (מפרק 2.

חומר מסוכן: מניפולציה מרחוק

(ב) שפכות כימיות או תאונות גרעיניות, הסיכון העיקרי הוא חשיפה אנושית.רובוטים כמו ה- 0iRobot PackBotFLT 1 או ה-FLT:2Fukushima Daiichi ניקוי רובוטים מסוכנים:0iRobot PackBotFLT5 לשאת את כלי הנשק המותקנים שיכולים לפתוח שסתום, לאסוף דגימות, ולפעול כלים.

Rebuilding קישורים

אסונות לעתים קרובות הורסים מגדלי תאים ותשתיות אינטרנט.רובוטים יכולים לתפקד כממסרי תקשורת ניידים, נושאים רדיו, נקודות חמות Wi-Fi, ואפילו מסופי לווייניים.מערכת אלקטרו-מכאנית כאן כוללת מאצ'ר ממונע אשר מעלה אנטנה כדי להשיג קו-of-of-sight, כמו גם מערכות ייצוב כדי לשמור אנטנה הצביעה נכונה ברוח גבוהה.

שיטפון והצלה

(ב) מים מציגים אתגר ייחודי עבור מערכות אלקטרו-מכניות.מלח מים הוא קורוזי, ומים טריים יוצרים סיכונים קצרי-השכבות. Unmanned Surface Vehicle (USVs) כמו FLT:0EMILY (אנרגיה משולבת של אספקת חיים ללגן)FLT:1 להשתמש במנועים מים ואלקטרוניקה אטומית כדי להגיע לטביעה מהירה יותר מאשר מצילים אנושיים כגון:

אתגרים מרכזיים ב-Creceives

למרות עשרות שנים של התקדמות, פריסת מערכות אלקטרו-מכאניות באסונות אמיתיים נותרת מוטרדת מקשיים.אתגרים אלה מניעים מחקר מתמשך ולעתים קרובות מגבילים את יעילות הרובוטים הנוכחיים.

כוח ואנרגיה

טכנולוגיית סוללות השתפרה, אבל רובוטים אסון עדיין סובלים מזמני ריצה מוגבלים. רובוט כבד טיפוסי יכול לפעול רק עבור 1-3 שעות תחת עומס. סוללות סוווט דורש התערבות אנושית, אשר מסוכן באזורים מזוהמים. רובוטים טותרנטים יכול לרוץ ללא הגבלת זמן, אבל הם מוחלשים על ידי כבל חריץ וטווח מוגבל. דלק מציעים צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, אבל דורש מימן או methanol, הוספת נטל לוגיסטי עשוי לכלול פתרונות חשמל באמצעות צינורות אלחוטיים.

יציבות סביבתית

מרכיבים אלקטרו-מכאניים חייבים לשרוד אבק, מים, השפעה וטמפרטורות קיצוניות. IP (Ingress Protection) דירוגים עיצוב מדריך, אבל אפילו מערכות בעלות IP67 יכולות להיכשל לאחר חשיפה ממושכת לחול דק או לכימיקלים קורוזיים. Seals יכולים לדעוך, לשאת, ולהתחבר יכולים לקרוס.

תקשורת ובקרה

פעולה מרחוק של רובוטים אסון מתרחשת לעתים קרובות מרכב פיקוד ממש מחוץ לאזור הסכנה.עם זאת, קירות בטון עבים או מפסקי מתכת יכולים לחסום אותות רדיו, מה שחייב את מפעילי להשתמש בקישורים כבלים או מל"טים ממסרים.לא-העוצמה יכולה לעלות על 500 מילי שניות על פני מרחקים ארוכים או קישורים לווייניים, מה שהופך מניפולציה טובה בלתי אפשרית.

אינטראקציה אנושית-Robot

מצילים וניצולים אינם רובוטים.ממשק המשתמש חייב להיות אינטואיטיבי, לעתים קרובות להסתמך על לוח משחק ומסך יחיד.אבל כאשר המצלמה של הרובוט מכוסה בבוץ או משוב הכוח של הזרוע הוא מטעה, עייפות מפעיל וטעויות להגדיל. עיצובים אלקטרומכאיים המשלבים משוב אפוקליפטי ומצבים סמי-אוטוניים עוזרים להפחית את העומס הקוגניטיבי; לאחר התאונה Fukushima, זה לא היה ידוע כי לא היה ידוע רובוטים לא היו מדווחים על ידי מפעילי פריסה.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

הדור הבא של רובוטים תגובה אסון יהיה מעוצב על ידי חידושים בחומרים, חישוב ואינטגרציה אלקטרו-מכאנית.כמה מגמות מבטיחות להתגבר על המגבלות הנוכחיות.

Soft Robotics

מבנים מתכתיים קשים ולא סלחניים.רובוטים רכים, עשויים מ- elastomers וממופעלים על ידי pneumatics או סגסוגת בצורת-memory, יכולים לדחוס באמצעות פערים קטנים, בהתאם לחפצים לא סדירים, ובאופן בטוח אינטראקציה עם בני אדם.לדוגמה, קולט רך יכול לשרוד ניצול שברירי ללא ריסוק.

Swarm Robotics

רובוט גדול אחד יכול להיות יקר מדי או גדול מדי לפרוס.סווממים של רובוטים קטנים ופשוטים יכולים לכסות שטח במהירות, לתקשר אחד עם השני, וארגון עצמי כדי לחפש ניצולים.כל יחידה במחילה דורשת מערכת אלקטרומכנית מינימליסטית מינימליסטית: מנוע לתנועה, חיישן לאיתור, ומודול אלחוטי לתיאום יעילות כוח הוא רב-תכליתי, עיצובים ביומטריים בהשראת חרקים כגון קמצ'קנברי-ק-ק-ק-מחץ עם אמינות גבוהה.

חומרים מתקדמים וייצור

ייצור אדקטי (3D הדפסה) מאפשר מבנים מורכבים, קלים וחלקים מותאמים אישית להיות מיוצר על הביקוש. רובוטים אסון יכול לשאת מדפסת 3D וחומרים גלם כדי להדפיס חלקים חלופיים באמצע ההפוגה - מושג המכונה תיקון רובוטי רב-חומרי. חומרי. חומרי-עצמים חומרים כי באופן אוטומטי חותמים סדקים קטנים או re-mend sed wiring חמורים הם גם בפיתוח.

אנרגיה קצירת אנרגיה ו Onboard Charging

רובוטים יכולים לטעון את סוללותיהם על ידי קצירת אנרגיה רטט הליכה, ⁇ תרמיים משפשף חם, או לוחות סולאריים פרוסים על ה-Assasss שלהם. למרות יבול האנרגיה הנוכחית מניב כמויות קטנות, זה יכול להאריך את המשימה על ידי כוח חיישניים נמוכים הדרוזים או סוללות גילוח טריקו.שדרה נוספת היא בטוחה, אינדוקטיבית מתחנת קרקע ניידת שעוקבת אחרי הרובוט.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונות

AI משפר באופן דרמטי את האוטונומיה של רובוטים אסון.רשתות נילי יכולות לסווג סוגים של הריסות, לזהות קולות אנושיים או פעימות לב, ולתכנן נתיבים אופטימליים דרך שטח לא ידוע.למידה של כוח אדם מאפשרת לרובוטים ללמד את עצמם כיצד לטפס על ערימות או לפתוח דלתות.אבל שילוב עם בקרה אלקטרו-מכנית דורש עוצמה רבה על גבי GPUs כי לצרוך כוח משמעותי - סוחר חייב להיות מנוהל בקפידה.

מסקנה

המערכות אלקטרו-מכניות נותרו הגיבורים הלא-מרוסים מאחורי כל רובוט תגובה מוצלח של אסון.מהמנועים המחוספסים שהכוח עוקב אחר כלי רכב על מנת להתנפץ בטון אל משוב החיישן העדין שמאפשר למפעיל להרגיש דופק של ניצול באמצעות מניפולטור, רכיבים חשמליים ומכניים משולבים אלה הופכים את משימות מצילות החיים לאפשרות – עמידות, נוקשות, וממשק אנושי – מטופלים באמצעות רובוטים מהירים יותר, ותומכים, אשר אינם יכולים לראות יותר מאי פעם, מהר יותר, מהר יותר, מהר יותר, מאי פעם, אינטליגנציה מלאכותית, מהר יותר, ומאובטחת, מהר יותר, מהר יותר, מהר יותר, מהר יותר, ומאובטחת, מהר יותר, מהר יותר, מהר יותר, מהר יותר, מאי פעם, כדי לראות אתגרים אוטונומית, מאי פעם, מהר יותר, מאי פעם, מאי פעם, מאי פעם, מאי פעם, מאי פעם, מאי פעם, מאי פעם, יותר, יותר, מאי פעם, מאי פעם, מאי פעם, מאי-פעם, מאי-פעם, מאי-פעם, יותר, כוחות-פעם, יותר, יותר, יותר, מאי-פעם, מאי-כך, כוחות-כך, יותר, כוחות-פעם, יותר, יותר, מאי-פעם, כוח-ידי רובוטים-פעם,

(ב) לקריאה נוספת על יישום ספציפי ומחקר עדכני, ראה:0IEEE אוסף הרובוטיקה של אסון הרובוטריקונובטי FLT:1, FLT:2 רובוטים של נאס"א לבדיקת מבנים של נאס"א 3, ו-FLT:4Honeywell Robotics לסביבות מסוכנות:5