Esnek Robot SPROUT, Arama Kurtarma Ekiplerine Enkaz Altında Yol Gösterecek

Büyük felaketler sırasında yapıların çökmesi, insanların enkaz altında kalmasına yol açabiliyor. Bu tür tehlikeli ortamlarda mahsur kalanları kurtarmak son derece zor ve fiziksel olarak yorucu olabiliyor. Kurtarma ekiplerinin bu karmaşık yapılarda hareket edebilmesini kolaylaştırmak için, Lincoln Laboratory araştırmacıları, Notre Dame Üniversitesi’nden bilim insanlarıyla iş birliği içinde Soft Pathfinding Robotic Observation Unit (SPROUT) adlı bir robot geliştirdi. SPROUT, engellerin etrafından dolanabilen ve dar alanlardan geçebilen sarılıp büyüyen bir “asmalı” yumuşak robot. İlk müdahale ekipleri, bu robotu çöken yapıların altına yerleştirerek çevreyi keşfedebiliyor, haritalayabiliyor ve enkazdan geçmek için en uygun yolları tespit edebiliyor.

SPROUT ekibinin bir üyesi olan Chad Council, “Kentsel arama kurtarma ortamı sert ve acımasız olabilir; en dayanıklı teknolojiler bile çalışmakta zorlanır. Ancak bir asma robotun çalışma biçimi, diğer platformların karşılaştığı birçok zorluğu azaltır,” diyor. Program, Lincoln Laboratory’nin İnsan Direnci Teknolojileri Grubu çatısı altında yürütülüyor.

İlk müdahale ekipleri, genellikle karmaşık çalışma ortamlarını analiz edebilmek için kamera ve sensör gibi teknolojileri entegre ederek çalışıyor. Ancak bu tür ekipmanların çeşitli sınırlamaları bulunuyor. Örneğin, arama kurtarma operasyonları için özel olarak tasarlanmış kameralar, yalnızca düz bir hatta ilerleyerek enkazın içine bakabiliyor. Daha derin noktaları incelemek için yeni bir erişim deliği açılması gerekiyor. Robotlar moloz yığınlarının üstünde gezinmek için iyi birer araç olsa da, dar ve kararsız yapılarda arama yapmak için uygun değiller ve hasar gördüklerinde onarılmaları oldukça maliyetli olabiliyor. SPROUT'un çözüm sunduğu temel mesele ise, düşük maliyetli ve kolayca çalıştırılabilen bir robotla, kameraları ve sensörleri taşıyarak kıvrımlı yollardan geçerek çöken yapıların altına erişim sağlamak.

SPROUT, hava geçirmez kumaştan yapılmış şişirilebilir bir tüpten oluşuyor ve sabit bir tabandan dışarı doğru açılarak ilerliyor. Hava ile şişen tüp, bir motor yardımıyla kontrol ediliyor. Tüp molozların arasına uzandıkça köşelerden dönerek ve dar boşluklardan geçerek ilerleyebiliyor. Ucuna monte edilmiş bir kamera ve çeşitli sensörler sayesinde robot, bulunduğu çevreyi görüntüleyip haritalandırabiliyor. Operatör, joystick ile SPROUT’u yönlendiriyor ve robotun kamera görüntüsünü bir ekrandan takip ediyor. Şu anda 3 metreye kadar ilerleyebilen robotun, yakın gelecekte 7,5 metreye kadar uzanabilmesi için çalışmalar devam ediyor.

Robotun esnekliğine bağlı olarak ortaya çıkan çeşitli mühendislik zorlukları da ekip tarafından aşıldı. SPROUT’un yapısı, birçok noktadan bükülebildiği için çevrede ilerlerken şeklini belirlemek ve kontrol etmek oldukça karmaşıktı. Ekip, yönlendirme kontrollerini kolaylaştırmak ve sadece joystick’i ileri iterek robotu hareket ettirebilmeyi mümkün kılmak için iç basınç dağılımını optimize etti. Ayrıca, robot büyürken sürtünmeyi azaltmak için tüpün malzemesi ve yapısı özel olarak tasarlandı.

SPROUT’un veri toplama kapasitesi yalnızca hareket kabiliyetiyle sınırlı değil. Robotun topladığı veriler, alt boşlukların haritasının çıkarılması için de kullanılabiliyor. SPROUT ekibinin lideri Nathaniel Hanson, “Çökme olayları nadirdir ancak etkileri yıkıcıdır. Robotikte genellikle doğrulama için zemin ölçümleri isteriz, ancak çökmüş yapılar için böyle veriler mevcut değildir,” diyerek sorunun karmaşıklığını vurguluyor. Bu nedenle ekip, çökmüş yapıların gerçekçi simülasyonlarını oluşturabilen bir sanal ortam geliştirdi ve robotun topladığı verilerle boşlukları haritalayan algoritmalar geliştirmeye başladı.

SPROUT, Notre Dame Üniversitesi'nde profesör olan ve MIT mezunu Margaret Coad ile iş birliğiyle geliştirildi. Notre Dame mezunu olan Hanson, endüstriyel denetim amaçlı asmalı robotlar üzerine yaptığı çalışmalar sayesinde Coad’ın uzmanlığından haberdardı. Hanson, Coad ile ilgili “Profesör Coad, asmalı robotların başlıca mucitlerinden biri olarak, bu robotların üretimi ve modellenmesi konusunda paha biçilemez bir uzmanlığa sahip.” ifadelerini kullandı. Lincoln Laboratory’nin mühendislik deneyimi, kentsel arama kurtarma ekipleriyle güçlü ortaklığı ve temel teknolojileri endüstriye aktarma kabiliyetiyle birleşince, proje güçlü bir araştırma zemini kazandı.

SPROUT, Massachusetts Beverly’deki Massachusetts Task Force 1 eğitim sahasında ilk müdahale ekipleriyle birlikte test edildi. Testler, robotun dayanıklılığı ve taşınabilirliğini geliştirme açısından önemli bilgiler sundu. Ayrıca robotun nasıl daha verimli bir şekilde büyütülebileceği ve yönlendirilebileceği konusunda önemli veriler toplandı. Ekip, bu baharda daha büyük çaplı bir saha çalışması planlıyor.

Hanson “Kentsel arama kurtarma ekipleri ve ilk müdahale birimleri toplumlarında kritik roller üstleniyor, ancak genellikle araştırma ve geliştirme bütçeleri çok az. Bu program, asmalı robotların teknoloji olgunluk seviyesini artırmamıza ve ekiplerin sistemi doğrudan deneyimleyebileceği bir noktaya getirmemize olanak tanıdı.” demekte. 

Hanson, bu tür teknolojilerin yalnızca afet durumlarıyla sınırlı olmadığını belirtiyor. Asmalı robotların, askeri sistemlerin bakımı ya da erişimi zor altyapı alanlarında da kullanılabileceğini öngörüyor.

İlk programın odak noktası, boşlukların haritalandırılmasıydı. Ancak gelecek çalışmalar, tehlikelerin konumlandırılması ve operasyonların uygulanabilirliği ile güvenliğinin değerlendirilmesini amaçlıyor. Hanson, “Robotların mekanik performansı hemen etkisini gösteriyor; ancak asıl hedefimiz, sensörlerin nasıl kullanıldığını yeniden düşünerek kurtarma ekiplerinin durumsal farkındalığını artırmak,” diyor. “Sonuçta SPROUT’un, kurtarma ekipleri daha enkaz yığınına girmeden önce onlara kapsamlı bir operasyonel tablo sunmasını istiyoruz.”

SPROUT ekibi şu anda dış fon kaynakları ve yeni kurumsal ortaklıklar arıyor. Detaylı bilgi için Anne McGovern ile iletişime geçilmesi isteniyor.

‍

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://www.ll.mit.edu/news/flexible-robot-can-help-emergency-responders-search-through-rubble