روبوت البحث والإنقاذ

استُخدمت روبوتات الإنقاذ في البحث عن الضحايا والناجين بعد هجمات 11 سبتمبر في نيويورك. ^{[ 3 ]}

خلال أحداث الحادي عشر من سبتمبر، خضعت روبوتات الإنقاذ لأول اختبار حقيقي لها. أُرسلت إلى تحت الأنقاض للبحث عن ناجين وجثث. واجهت هذه الروبوتات صعوبة في العمل بين أنقاض مركز التجارة العالمي ، حيث كانت تتعطل أو تتعطل باستمرار. ومنذ ذلك الحين، ظهرت العديد من الأفكار الجديدة حول روبوتات الإنقاذ. يسعى المهندسون والعلماء إلى تغيير تصميم هذه الروبوتات، وتحويلها من روبوتات ذات عجلات إلى روبوتات بدون عجلات. "يلزم توفير تمويل ودعم حكومي قويين لضمان انتشار استخدام روبوتات البحث والإنقاذ على نطاق واسع في غضون أقل من 14 عامًا. " ^{[ 4 ]} هذا يعني أنه بدون دعم حكومي، لن تكون التكنولوجيا اللازمة لهذه الأجهزة متاحة أو ستكون باهظة الثمن. تُعد هذه الروبوتات بالغة الأهمية في حالات الكوارث، ونأمل أن تُحدث تغييرًا إيجابيًا.

تساعد هذه الأنواع من الروبوتات في عمليات الإنقاذ المختلفة من الجو.

• بدأ دانيال غولدمان، عالم الفيزياء الحيوية في معهد جورجيا للتكنولوجيا ، ببناء روبوت يصفه بيور بأنه "أقرب إلى سحلية رملية منه إلى مركبة رباعية الدفع ". ^{[ 5 ]} وقد أمضى غولدمان وقتًا طويلًا في البحث ودراسة حركات السحالي الرملية، محاولًا تطوير فكرته الروبوتية الخاصة. ويذكر بيور أن روبوته سيكون قادرًا على "الحفر أعمق أو التسلل عائدًا إلى السطح". ^{[ 5 ]} تمامًا مثل السحلية الرملية. سيكون هذا مفيدًا في العديد من سيناريوهات الكوارث. يسعى غولدمان إلى تطوير هذا الروبوت ليتمكن من المناورة عبر تضاريس مثل الأنقاض، كما حدث في كارثة مركز التجارة العالمي.
• يذكر مورفي أن معظم روبوتات الإنقاذ لا تُختبر في ظروف واقعية، بل تُختبر في ظروف يُمكن للروبوت التعامل معها. ويعمل الأستاذ المشارك في علم الروبوتات، هاوي تشوسيت، على إيجاد حلول محتملة لهذه المشاكل. يعمل تشوسيت على بناء "روبوت ثعباني"، وهو عبارة عن "أجهزة رفيعة بدون أرجل مزودة بمفاصل متعددة". ستُستخدم هذه الروبوتات للوصول إلى أماكن لا تستطيع الروبوتات العادية ذات العجلات الوصول إليها. لا تزال هذه التقنية بحاجة إلى بعض التطوير، والتجارب التي تُجرى عليها ليست مثالية. تُساعد معظم الاختبارات والدراسات تشوسيت في تحسين هذه الروبوتات. يقول تشوسيت: "ستُساعد المزيد من الدراسات على الحيوانات". يعتمد تصميم الروبوت على الثعابين وحركاتها، ولكن بالنظر إلى أن الثعبان يتكون من 200 عظمة، بينما يتكون الروبوت من 15 وصلة فقط، فهناك بعض المشاكل في الأداء.

باستخدام منهجية تصميم تركز على المستخدم ومثبتة عمليًا ، يطور مشروع TRADR ^{[ 6 ]} علومًا وتقنيات مبتكرة لفرق الإنسان والروبوت للمساعدة في عمليات البحث والإنقاذ في المناطق الحضرية، والتي تمتد على عدة طلعات جوية في مهام قد تستغرق أيامًا أو أسابيع. تضمن هذه التقنية المبتكرة استمرارية تجربة الاستجابة للطوارئ بمساعدة الروبوت. تتعاون أنواع مختلفة من الروبوتات مع أعضاء الفريق البشري لاستكشاف بيئة الكارثة والبحث فيها، وجمع عينات مادية من موقع الحادث. خلال هذا الجهد التعاوني، يمكّن مشروع TRADR الفريق من تطوير فهمه لمنطقة الكارثة تدريجيًا عبر طلعات جوية متعددة، قد تكون غير متزامنة (نماذج بيئية مستمرة)، وتحسين فهم أعضاء الفريق لكيفية العمل في المنطقة (نماذج عمل متعددة الروبوتات مستمرة)، وتحسين العمل الجماعي (العمل الجماعي المستمر بين الإنسان والروبوت). يركز مشروع TRADR على سيناريو حادث صناعي، لكن هذه التقنية قابلة للتطبيق بنفس القدر لاستخدام الروبوتات في سيناريوهات الكوارث والطوارئ والبحث والإنقاذ الحضري الأخرى، مثل الإغاثة من الزلازل، كما يتضح من نشر الروبوتات في مشروع TRADR في أماتريتشي، إيطاليا، في 1 سبتمبر 2016.

يهدف مشروع SHERPA إلى تطوير منصة روبوتية أرضية وجوية مختلطة لدعم أنشطة البحث والإنقاذ في بيئة معادية حقيقية مثل سيناريو جبال الألب.

تُشكل المنصة التكنولوجية وسيناريو الإنقاذ في جبال الألب فرصة لمعالجة عدد من المواضيع البحثية المتعلقة بالإدراك والتحكم ذات الصلة بالنداء.

ما يجعل المشروع غنيًا جدًا من الناحية العلمية هو التنوع والقدرات التي تمتلكها مختلف عناصر نظام شيربا: فالمنقذ البشري هو "العبقري النشيط"، الذي يعمل ضمن فريق مع المركبة الأرضية، التي تُشبه "الحمار الذكي"، ومع المنصات الجوية، أي "الدبابير المدربة" و"الصقور الدورية". ويركز البحث على كيفية تفاعل "العبقري النشيط" و"حيوانات شيربا" وتعاونهم، كلٌّ حسب خصائصه وقدراته، لتحقيق هدف مشترك.

يتميز نظام SHERPA بمزيج من التحكم المتقدم والقدرات المعرفية، ويهدف إلى دعم المنقذ من خلال تعزيز إدراكه لموقع الإنقاذ حتى في البيئات الصعبة، حيث يكون "العبقري" غالبًا "منشغلًا" بعملية الإنقاذ (وبالتالي غير قادر على الإشراف على المنصة). ولذلك، يُركز على الاستقلالية القوية للمنصة، واكتساب القدرات المعرفية، واستراتيجيات التعاون، والتفاعل الطبيعي والضمني بين "العبقري" و"حيوانات SHERPA"، وهو ما يحفز النشاط البحثي.

يُمكن أن يُشكّل إدخال أجهزة البحث والإنقاذ غير المأهولة أداةً قيّمةً لإنقاذ الأرواح البشرية وتسريع عملية البحث والإنقاذ. ويركّز مشروع إيكاروس على تطوير تقنيات البحث والإنقاذ غير المأهولة للكشف عن البشر وتحديد مواقعهم وإنقاذهم.

توجد دراسات كثيرة حول الجهود البحثية المبذولة لتطوير أدوات البحث والإنقاذ غير المأهولة. ومع ذلك، فإن هذه الجهود البحثية تتناقض مع الواقع العملي في الميدان، حيث تواجه هذه الأدوات صعوبة بالغة في الوصول إلى المستخدمين النهائيين.

يتناول مشروع ICARUS هذه القضايا، ويهدف إلى سد الفجوة بين مجتمع البحث والمستخدمين النهائيين، من خلال تطوير مجموعة أدوات من المكونات المتكاملة لعمليات البحث والإنقاذ غير المأهولة.

بعد الزلازل التي ضربت لاكويلا وهايتي واليابان، أكدت المفوضية الأوروبية وجود فجوة كبيرة بين التكنولوجيا (الروبوتية) التي تُطوَّر في المختبرات واستخدامها على أرض الواقع في عمليات البحث والإنقاذ وإدارة الأزمات. ولذلك، قررت المديرية العامة للمشاريع والصناعة التابعة للمفوضية الأوروبية تمويل مشروع "إيكاروس" البحثي (بميزانية إجمالية قدرها 17.5 مليون يورو) الذي يهدف إلى تطوير أدوات روبوتية قادرة على مساعدة فرق التدخل البشري في الأزمات.

تدعو الخطة الاستراتيجية لوزارة الدفاع الأمريكية القوات المشتركة إلى تنفيذ عمليات إنسانية وإغاثية في حالات الكوارث، وما يتصل بها. إلا أن بعض الكوارث، نظراً للمخاطر الجسيمة التي تهدد صحة وسلامة عمال الإنقاذ والإغاثة، تتجاوز في حجمها ونطاقها قدرة البشر على الاستجابة لها بفعالية وفي الوقت المناسب. ويسعى تحدي داربا للروبوتات (DRC) إلى معالجة هذه المشكلة من خلال تشجيع الابتكار في تكنولوجيا الروبوتات التي يشرف عليها البشر في عمليات الاستجابة للكوارث.

يتمثل الهدف التقني الرئيسي لمسابقة الروبوتات الدفاعية في تطوير روبوتات أرضية تحت إشراف بشري قادرة على تنفيذ مهام معقدة في بيئات خطرة ومتدهورة من صنع الإنسان. ويعمل المتنافسون في المسابقة على تطوير روبوتات تستخدم الأدوات والمعدات القياسية المتوفرة عادةً في البيئات البشرية، بدءًا من الأدوات اليدوية وصولًا إلى المركبات.

لتحقيق هدفها، تعمل لجنة أبحاث الروبوتات على تطوير أحدث التقنيات في مجال الاستقلالية الخاضعة للإشراف، والتنقل بين المركبات والمركبات، ومهارة المنصات وقوتها وقدرتها على التحمل. وتهدف التحسينات في الاستقلالية الخاضعة للإشراف، على وجه الخصوص، إلى تمكين مشرفين غير متخصصين من التحكم بشكل أفضل في الروبوتات، والسماح بتشغيلها بفعالية رغم ضعف الاتصالات (انخفاض عرض النطاق الترددي، وارتفاع زمن الاستجابة، وانقطاع الاتصال).

كان برنامج روبوتات الإنقاذ للبحث والاستجابة (R4) عبارة عن منحة مدتها ثلاث سنوات بدأت في عام 2003. تربط هذه المنحة العلماء والشركات العاملة في مجال روبوتات الإنقاذ بخبراء الإنقاذ ومواقع الاختبار، بهدف تحديد المشكلات في تصميم روبوتات الإنقاذ.

في الثاني من أغسطس/آب 2003، استضافت جامعة جنوب فلوريدا، ضمن برنامج R4، فعاليةً شارك فيها 15 عالماً من فريق عمل إنديانا 1 (IN-TF1) التابع للوكالة الفيدرالية لإدارة الطوارئ في مدينة لبنان بولاية إنديانا، أمام مكتبة المدينة المهجورة، لاختبار الروبوتات. ولإنشاء موقع الاختبار، وُضعت دمى عرض داخل جزء من المكتبة، ثم هُدمت المكتبة. شاهد المشاركون وتعلموا من فريق عمل إنديانا 1 أثناء إخلاء الغرف، قبل أن يقوموا هم أنفسهم بإخلائها. خلال الفعالية، تم اختبار 4 روبوتات، بإجمالي 10 ساعات من النشاط الروبوتي. استمرت الفعالية 27 ساعة. وظهرت مشكلات في الإدراك والتواصل خلال الاختبارات. لم يتمكن العديد من المشاركين من رؤية دمى العرض بسبب الظلام، وضيق مجال الرؤية ، والموقع غير المناسب لأجهزة الاستشعار. كما كان من الصعب التحكم بالروبوتات، وصعوبة رؤية الشاشات بسبب معدات الوقاية الشخصية التي كان يرتديها المشاركون. كانت الروبوتات اللاسلكية تنقطع عن الاتصال بشكل متكرر عند اجتيازها للأنقاض، وكانت الروبوتات التي تعمل بالأوامر الصوتية لا تعمل في كثير من الأحيان بسبب الضوضاء المحيطة. ^{[ 7 ]}