Innowacyjny robot do poszukiwań po trzęsieniach ziemi

Trzęsienia ziemi stawiają przed ratownikami trudne zadania w poszukiwaniu ocalałych. 

Tradycyjnie ratownicy najpierw starają się przy pomocy psów ustalić, w których miejscach zawalonego budynku znajdują się ewentualnie uwięzieni ludzie. Następnie pukanie służy do nawiązania kontaktu. Jednak do osób, ktore utraciły przytomność i są nieświadome, nie można w ten sposób dotrzeć. Do dokładnej inspekcji zwałów gruzu stosuje się więc specjalne ramię teleskopowe, wyposażone w kamerę oraz mikrofon i głośnik do nawiązywania kontaktu. Jednak mimo funkcji obrotu, takie ramię jest zbyt mało elastyczne, aby dokładnie zbadać miejsca zawalenia. Wiąże się to również z niebezpieczeństwem, którego nie należy lekceważyć, dla oddziałów ratunkowych, które nie wiedzą dokładnie, z jaką sytuacją mają do czynienia. Projekt studentów z ETH Zurich postawił sobie za cel wspieranie służb ratowniczych za pomocą specjalnie opracowanego robota poszukiwawczo-ratowniczego. Dzięki specjalnej technice ruchu robot ostrożnie posuwa się do przodu – stąd jego charakterystyczna nazwa: „RoBoa”. Dla stacjonarnej skrzynki, która zaopatruje robota we wszystko, czego potrzebuje, zespół projektantów RoBoa postawił na technologię profili systemu modułowego MB item.

Innowacyjna technologia dla bezpiecznego poruszania się w strefach trzęsień ziemi

RoBoa został opracowany w ramach projektu fokusowego w  Autonomous Systems Lab w Zurychu, którym kieruje profesor Roland Siegwart. Celem takiego projektu fokusowego na zakończenie studiów licencjackich jest zawsze opracowanie funkcjonalnego prototypu w ciągu 9 miesięcy. Tutaj studenci mogą zdobyć bezcenne doświadczenie praktyczne: „To nam bardzo pomaga. Możemy zastosować wiedzę w konkretny sposób i po prostu być inżynierami” – mówi student inżynierii mechanicznej Yves Haberthür z ośmioosobowego zespołu RoBoa*. Aby robot nie powodował tarcia i mógł płynnie poruszać się po trudnym terenie, zastosowano złożoną technikę ruchu przewijanego. Uniwersytet Standforda prowadził już w przeszłości badania nad taką techniką. Wewnątrz elastycznego przewodu o średnicy 101 mm, wykonanego z powlekanego nylonu, znajduje się konstrukcja nazwana „Robot Wewnętrzny”  (Internal Robot). Składa się ona z dwóch siłowników pneumatycznych i jest połączony z dwoma innymi częściami RoBoa. Po pierwsze z głowicą, która posiada czujniki temperatury, a także kamerę, mikrofon i głośnik do komunikacji z ofiarami trzęsienia ziemi za pośrednictwem robota. A po drugie ze stacjonarną skrzynką, która zawiera początek  przewodu elastycznego, kable, węże pneumatyczne i elektronikę.

Minimalne tarcie pomiędzy RoBoa a otoczeniem

„Kiedy zwiększamy ciśnienie wewnątrz przewodu, przewód przewija się na zewnątrz, a robot posuwa się do przodu. Decydującą zaletą jest to, że zredukowaliśmy tarcie do minimum. Dzieje się tak dlatego, że małe węże doprowadzające poruszają się wewnątrz większego węża. Zastosowaliśmy również rozwiązanie zdecentralizowane. Jest tylko mały przewód do przesyłu powietrza do przodu i kabel Ethernet do zasilania i danych. Następnie Robot Wewnętrzny przejmuje dystrybucję do poszczególnych segmentów”, wyjaśnia Pan Haberthür. Dzięki temu robot nie utknie w gruzowisku. Odwrotnie było w przypadku poprzedniego projektu Proscobis: ponieważ robot ten opierał się na zewnętrznych kablach i wężach, te ostatnie były ciągnięte za każdym segmentem, co powodowało, że po kilku metrach nie można było osiągnąć dalszego postępu. Segment RoBoa składa się z siłownika i zespołu zaworów wraz z przynależną elektroniką. Robot wewnętrzny może być zginany o około 90 stopni w każdym segmencie.

Z item masz wszystko w jednym. To prawdziwy pakiet całościowy, tu znajdziesz rozwiązanie na wszystko.

W RoBoa wąż jest zasilany powietrzem poprzez prostopadłościenną skrzynkę – i może osiągnąć maksymalną długość 17 metrów.  Ze względu na niewielką szerokość przechodzi również przez małe otwory. Sterowanie odbywa się za pomocą joysticka, który wyzwala ruchy głowicy na boki. Podczas poszukiwań materiałów do budowy skrzynki zasilającej o wymiarach 460 x 460 x 500 mm zespół projektowy dowiedział się o technologii profili od item. Oprócz jakości materiału, z którego wykonano konstrukcję ramową i panele na całym obwodzie, przekonujące było również ogólne wrażenie: „pracownicy item są po prostu uprzejmi i chętnie nas wspierali we wdrożeniu tego projektu. A kiedy zaprojektujesz coś w narzędziu Engineeringtool item, wszystko zostanie dostarczone dokładnie w taki sposób. Z item masz wszystko w jednym. To prawdziwy pakiet całościowy, jest tu rozwiązanie dla wszystkiego” – podkreśla Yves Haberthür.

Robot od poszukiwań po trzęsieniach ziemi publicznie udowadnia swoje umiejętności

Podczas opracowywania robota, zespół RoBoa współpracował z oficerami Szwajcarskich Wojskowych Sił Ratowniczych oraz Szwajcarskiego Centrum Dronów i Robotyki. Pierwszy prototyp RoBoa został więc zaprezentowany publicznie w lipcu 2020 roku w ramach projektu ARCHE (Advanced Robotic Capabilities for Hazardous Environments). Na tej corocznej imprezie, która odbywa się w centrum szkoleniowym Szwajcarskich Sił Ratowniczych w Wangen an der Aare, omawiane są różnorodne zastosowania robotyki do pomocy w przypadku katastrof. Po prezentacji projektu, robot musiał sprawdzić się w praktycznym zastosowaniu: Zadanie polegało na odnalezieniu członka zespołu ukrytego pod gruzami – było to zadanie, które RoBoa wykonał bezbłędnie. Obecnie zespół jest zajęty rozwojem bardziej dojrzałego drugiego prototypu. Oprócz zaopatrzenia w wodę i optymalizacji sterowania, w tym ruchu wstecznego, planowana jest również modernizacja skrzynki zasilającej. Drugi prototyp RoBoa zostanie zaprezentowany w ramach ARCHE 2021.

* Pozostali członkowie zespołu to Samuel Sigrist, Patricia Hörmann, Pascal Auf der Maur, Alexander Kübler, Michael Lustenberger, Betim Djambazi i Oda Vigen.

Chcesz być regularnie informowany o możliwościach zastosowania produktów item? No to mamy coś dla Ciebie: Zapisz się na bloga item za pomocą pola w prawym górnym rogu!