Autor: Alberto Moreno. Ingeniería Aremi

Autor: Alberto Moreno. Ingeniería Aremi

Alberto Moreno,  Ingeniero en Electrónica ha liderado varios proyectos empresariales que aúnan tecnología y diseño.

Inicia su labor emprendedor como fundador de Ingeniería AREMI S.L., ganadora de un premio Spin-Off de la UMA durante el año 2011. Además, una vez puesta en marcha Ingeniería Aremi, Alberto Moreno ha sido galardonado con varios premios empresariales, resultando el más reciente relativo al diseño del CASCO URBAN M. Este proyecto se centra en el diseño, desarrollo y comercialización de un casco para bicicleta con funcionalidades de comunicación, indicadores luminosos, materiales inteligentes y diseños personalizados como elementos claves de diferenciación.

En esta ocasión,  Alberto Moreno colabora con PROYECTA 56 para mostrarnos las diferentes tipologías de Robots de rescate, sus tecnologías incorporadas y los fundamentos de los problemas. El diseño, como una herramienta para la resolución de problemas.

1. Introducción:

1.1. Motivación
Históricamente, la robótica de rescate, comenzó en 1995 con los terremotos de Japón. Los avances de esta se deben a a dos competiciones de robótica, una organizada por la AAAI (Asociación de Inteligencia Artificial Avanzada), y Robocup.
Los robot de búsqueda y rescate se utilizan en las catástrofes naturales. Cuando se producen en ciudades urbanas, el 20% de los supervivientes provienen de lugares sepultados. Después de 48 horas, el ratio de mortalidad se dispara, así que hay que ser rápidos. Mirándolo con perspectiva, las aplicaciones en robótica de rescate son similares a las operaciones con robot militares.
1.2. Tareas de los robot de rescate
Los robot de rescate se crean para salvar vidas. Todo depende de las tareas que puedan realizar. Los distintos tipos de tareas que realizan son:
- Búsqueda
- Mapeo y reconocimiento
- Eliminación de escombros
- Inspección de estructuras
- Atención médica in situ
1.3. Tipos de robot de rescate
Existen distintos tipos de clasificaciones: Según modalidad o tamaño:

Modalidad: Terrestre, aéreo, superficie, submarino. UGV Unmanned Ground Vehicles, UAV Unmanned Aerial Vehicles, UUV Unmanned underwater vehicles, USV Unmanned Surface Vehicles.
Tamaño: Man-Packable (que justo después del desastre pueda llevarse en dos bolsas), Man-Portable (que pueda transportarse al núcleo del desastre, y puedan llevarlo dos personas en un todoterreno), Maxi (necesaria logística especial para transporte).

1.4. Tecnologías incorporadas en los robot de rescate
Las catástrofes naturales son problemas y oportunidades únicas para los robots. Su misión depende de la necesidad de los supervivientes y de sus grados de libertad (¿necesitan evacuación inmediata?, ¿permanecer en el lugar?, etc.).
Las catástrofes naturales son el tipo de misiones para un vehículo aéreo con video en tiempo real. Se usan helicópteros en aéreas rurales densas, trabajando incluso de noche.
Las catástrofes normalmente llevan componentes relacionadas con el agua. La gente suele vivir cerca de ríos, puentes, la costa, por esto también son beneficiosos los USV y UUV. Los robot de tierra son un hándicap para viviendas y comercios que deben ser explorados rápidamente por equipos humanos, y se completan con las unidades caninas y su habilidad para oler la presencia de supervivientes sin tener que entrar en los edificios.

1.5. Tecnologías incorporadas en las catástrofes producidas por el hombre.


Las catástrofes causadas por el hombre son pequeñas en comparación con las naturales (10Km de radio) y hay muchos escombros y huecos vacíos, lo que dificulta la visibilidad. Lo interesante es utilizar sensores dentro de los escombros. Los vehículos de tierra son imprescindibles en derrumbes (pueden moverse entre escombros) y los aéreos para creación de mapas, aunque no pueden moverse entre los espacios cerrados por los escombros.

2. Evaluación y puntos de referencia

Hay varios métodos para evaluar a los robots de rescate. Simulación (donde el ordenador habilita y deshabilita propiedades de una situación y se puede obtener una repetitividad), y demostración (test físicos que dan información de primera mano, pero sin repetitividad), que se prueban en competiciones de robótica.

2.1. Simulación para robots de rescate

Se tiene una alta fiabilidad para la depuración de algoritmos. En competiciones de robótica, después de depurar los códigos utilizados, se suelen liberar.

2.2. Banco de pruebas físico
Se utilizan como pruebas de comportamiento real, por lo que son exigentes con los robots, caras y difícilmente se pueden transportar. Pueden tener humo, montones de metales o maderas amontonados, o pueden incluirse situaciones donde no podrían sobrevivir equipos humanos. Estos robots miden parámetros de las víctimas, como su localización y su estado: funciones vitales, corazón, palidez, si se mueve, nivel de CO2 del lugar.

2.3. Actividades Standard
Los sistemas estándar generan datos cada periodo de tiempo determinado. La planificación que se sigue es mediciones, movilidad, navegación, planificación, integración y control de operación. Los componentes estándar de los sistemas robóticos incluyen plataformas físicas, sensores, interfaces para operar, una jerarquía de funcionamiento y las comunicaciones

3. Fundamentos de los problemas y cuestiones pendientes
Hay tres desafíos principales: Como reducir el tiempo de las misiones, como integrar información de posición y la toma de decisiones, como mejorar la fiabilidad general de los robots de rescate. También ser más eficiente energéticamente influye en la autonomía de los robots.

3.1. Movilidad
La movilidad es el mayor problema de los robots de rescate, sobre todo por los escombros del ambiente, las condiciones ambientales, líneas de alimentación, arboles, etc. Los robots submarinos están condicionados por las corrientes que provocan los escombros al caer a aguas cercanas.
3.2. Comunicación
En la teleoperación se requieren comunicaciones en tiempo real, y ver lo que ve el robot al instante. Las catástrofes suelen destruir las infraestructuras de comunicaciones y ancho de banda requerido es demandado es alto. Las comunicaciones inalámbricas con robot son problemáticas, sobre todo al trabajar bajo tierra.

3.3. Control

El control del robot puede subdividirse en plataforma de control (considerada con teoría de control) y actividad de control (considerada con inteligencia artificial), aunque aún se necesita un ser humano teleoperando para dirigir el robot y para llevar a cabo las medidas necesarias en la misión.

3.4. Sensor
El avance en los sensores es el mayor desafío, tanto por sus atributos físicos, como por la funcionalidad que se les pueda dar en las distintas misiones. Los sensores
pequeños no son suficientes, ya que se necesitan arrays de sensores para hacer los algoritmos de medición.

3.5. Potencia
El desafío de la alimentación en la robótica se basa en si utilizar una batería frente a un motor de combustión que transporte materiales inflamables. El tamaño de las fuentes de alimentación es importante, para no reducir el lugar de la carga útil que pueda transportar, y en la actualidad las baterías aún son demasiado grandes.

3.6. Iteración Hombre-Maquina
La iteración hombre-máquina (Human-Robot interaction HRI ) es un reto emergente en los robots de rescate. El robot es un parte de un sistema humano. Los robots responden a la información y a tareas en tiempo real. Existen cuatro claves a resolver:
1) Radio de operación Hombre-Máquina. 2) Operaciones que tienen que ser entrenadas. 3) Los interfaces de operación necesitan reducir el tiempo de entrenamiento. 4) La afectividad que tienen los rescatados sobre los robots. Por ejemplo, al rescatar a un superviviente, puede ser impactante que lo primero que vea sea un robot.

3.7. Evaluación 
Es difícil evaluar a los robots de rescate, no solo porque hay diversidad sino porque los desastres en los que actúan son diferentes. No hay ordenadores o simulaciones físicas que predigan el rendimiento que tendrán robot y humanos en las catástrofes. No se puede comparar a un robot con otro por el número de supervivientes encontrado, porque depende del área y la catástrofe particular en la que se encuentren

4. Conclusiones y líneas futuras
Los robots de rescate están haciendo que las respuestas ante las emergencias sean completas. Los robot de tierra y aéreos captan actualmente toda la atención por sus rápidas intervenciones en una catástrofe, y también la utilidad de los vehículos acuáticos. Se están extendiendo los robots transportables su reducida logística, y la miniaturización de los sensores. Las comunicaciones inalámbricas siguen siendo un problema. Y aunque en los últimos desarrollos se tiene a vehículos polimórficos, la investigación tiende a miniaturizar helicópteros y aviones, basándose en la biométrica.

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ROBOTS DE BÚSQUEDA Y RESCATE
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