De izquierda a derecha: el interno de investigación de verano Ankush Dhawan y los miembros del personal del laboratorio de Lincoln, el Consejo Chad y Nathaniel Hanson prueban un robot de vid en un entorno de laboratorio. Crédito: Glen Cooper
Cuando los grandes desastres golpean y las estructuras colapsan, las personas pueden quedarse atrapadas bajo los escombros. Extricando a las víctimas de estos entornos peligrosos puede ser peligroso y físicamente agotador. Para ayudar a los equipos de rescate a navegar estas estructuras, el Laboratorio MIT Lincoln, en colaboración con los investigadores de la Universidad de Notre Dame, ha desarrollado la Unidad de Observación Robótica de Pathfinding Soft Pathing (Sprout).
Sprout es un robot de vid, un robot suave que puede crecer y maniobrar alrededor de los obstáculos y a través de pequeños espacios. Los primeros en responder pueden implementar brotes bajo estructuras colapsadas para explorar, mapear y encontrar rutas de entrada óptimas a través de escombros.
“El entorno de búsqueda y rescate urbano puede ser brutal e implacable, donde incluso la tecnología más endurecida lucha por operar. La forma fundamental de que un robot de vid se ajusta a muchos de los desafíos que enfrentan otras plataformas”, dice Chad Council, miembro del equipo de Sprout, dirigido por Nathaniel Hanson. El programa se lleva a cabo del grupo de tecnología de resiliencia humana del laboratorio.
Los socorristas integran regularmente la tecnología, como cámaras y sensores, en sus flujos de trabajo para comprender entornos operativos complejos. Sin embargo, muchas de estas tecnologías tienen limitaciones. Por ejemplo, las cámaras especialmente construidas para las operaciones de búsqueda y rescate solo pueden investigar una ruta recta dentro de una estructura colapsada. Si un equipo quiere buscar más en una pila, necesita cortar un orificio de acceso para llegar a la siguiente área del espacio. Los robots son buenos para explorar además de las pilas de escombros, pero no son adecuados para buscar en estructuras estrechas e inestables y costosos para reparar si están dañados.
El desafío que aborda el brote es cómo meterse debajo de las estructuras colapsadas utilizando un robot de bajo costo y fácil de operar que puede transportar cámaras y sensores y atravesar caminos de devanado.
Sprout está compuesto por un tubo inflable hecho de tela hermética que se despliega desde una base fija. El tubo se infla con aire, y un motor controla su despliegue. A medida que el tubo se extiende hacia los escombros, puede flexionarse alrededor de las esquinas y apretar pasajes estrechos. Una cámara y otros sensores montados en la punta de la imagen del tubo y mapear el entorno que el robot está navegando. Un operador germe con joysticks, viendo una pantalla que muestra la alimentación de la cámara del robot. Actualmente, Sprout puede desplegar hasta 10 pies, y el equipo está trabajando para expandirlo a 25 pies.
Crédito: Massachusetts Institute of Technology Lincoln Laboratory
Mientras construye Sprout, el equipo superó una serie de desafíos relacionados con la flexibilidad del robot. Debido a que el robot está hecho de un material deformable que se dobla en muchos puntos, determinar y controlar la forma del robot a medida que se despliega a través del medio ambiente es difícil: pensar en tratar de controlar un juguete de rociadora en expansión.
Identificar cómo aplicar la presión del aire dentro del robot para que la dirección sea tan simple como señalar el joystick para que el robot avance fue esencial para la adopción del sistema por los respondedores de emergencia. Además, el equipo tuvo que diseñar el tubo para minimizar la fricción mientras el robot crece e diseñe los controles para la dirección.
Si bien un sistema teleoperado es un buen punto de partida para evaluar los peligros de los espacios vacíos, el equipo también está encontrando nuevas formas de aplicar tecnologías de robot al dominio, como el uso de datos capturados por el robot para construir mapas de los vacíos subsuperficiales.
“Los eventos de colapso son eventos raros pero devastadores. En la robótica, generalmente queremos mediciones de verdad de tierra para validar nuestros enfoques, pero aquellos simplemente no existen para estructuras colapsadas”, dice Hanson.
Para resolver este problema, Hanson y su equipo hicieron un simulador que les permitió crear representaciones realistas de estructuras colapsadas y desarrollar algoritmos que mapeen espacios vacíos.
Sprout fue desarrollado en colaboración con Margaret Coad, profesora de la Universidad de Notre Dame y graduada del MIT. Al buscar colaboradores, Hanson, un graduado de Notre Dame, ya estaba al tanto del trabajo de Coad en Robots Vine para la inspección industrial.
Crédito: Massachusetts Institute of Technology Lincoln Laboratory
La experiencia de Coad, junto con la experiencia del laboratorio en ingeniería, una fuerte asociación con equipos de búsqueda y rescate urbano y la capacidad de desarrollar tecnologías fundamentales y prepararlas para la transición a la industria, “hizo de este un emparejamiento realmente natural para unir fuerzas y trabajar en la investigación para una comunidad tradicionalmente desatendida”, dice Hanson. “Como uno de los principales inventores de los robots de vid, el profesor Coad aporta una experiencia invaluable sobre la fabricación y modelado de estos robots”.
El laboratorio de Lincoln probó Sprout con los socorristas en el sitio de entrenamiento de la Fuerza de Tarea 1 de Massachusetts en Beverly, Massachusetts. Las pruebas permitieron a los investigadores mejorar la durabilidad y la portabilidad del robot y aprender a crecer y dirigir el robot de manera más eficiente. El equipo está planeando un estudio de campo más grande esta primavera.
“Los equipos de búsqueda y rescate urbano y los primeros en responder tienen roles críticos en sus comunidades, pero generalmente tienen presupuestos de investigación y desarrollo de pocos o no”, dice Hanson. “Este programa nos ha permitido llevar el nivel de preparación tecnológica de los robots de vid a un punto en el que los respondedores pueden comprometerse con una demostración práctica del sistema”.
Hanson agrega sentir en espacios restringidos no es un problema exclusivo de las comunidades de respuesta a desastres. El equipo prevé que la tecnología que se utiliza en el mantenimiento de sistemas militares o infraestructura crítica con ubicaciones difíciles de acceder.
El programa inicial se centró en mapear espacios vacíos, pero el trabajo futuro tiene como objetivo localizar los peligros y evaluar la viabilidad y la seguridad de las operaciones a través de los escombros.
“El rendimiento mecánico de los robots tiene un efecto inmediato, pero el objetivo real es repensar la forma en que los sensores se utilizan para mejorar la conciencia situacional para los equipos de rescate”, dice Hanson. “En última instancia, queremos que Sprout proporcione una imagen operativa completa a los equipos antes de que alguien ingrese a una pila de escombros”.
Instituto de Tecnología de Massachusetts
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/NewsOffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, la innovación y la enseñanza.
Cita: Un robot flexible puede ayudar a los respondedores de emergencia a buscar en escombros (2025, 2 de abril) recuperado el 2 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-flexible-robot-emergency-rubble.html
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