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Storie di successo dei progetti - Robot di salvataggio

I pompieri e i le squadre di emergenza salvano vite prendendo decisioni che spaccano il secondo in situazioni ad alto rischio. Prendere la decisione giusta dipende dal fatto di avere a disposizione quante più informazioni possibile, per valutare adeguatamente e intraprendere la migliore linea di azione. Nel campo della robotica sono stati fatti recentemente progressi che potrebbero fornire un aiuto prezioso in questi casi.
Storie di successo dei progetti - Robot di salvataggio
Compiti importanti come lo spegnimento degli incendi e lo sminamento di un campo minato hanno un margine di errore piccolissimo. L'esigenza di un'efficace gestione delle informazioni è una priorità. "In presenza di un grave incidente, le squadre antincendio qui nel Regno Unito hanno tre livelli diversi: bronzo, argento, oro," spiega Jacques Penders, capo del Centre for Automation and Robotics Research (CARR) della Sheffield Hallam University.

"Queste situazioni comportano diversi attori e uno dei problemi di una situazione in continua evoluzione sono le informazioni che vanno perdute," continua. "Le squadre antincendio sono di solito le prime ad arrivare e sono in grado di vedere cosa sta succedendo e di chiamare rinforzi se necessario. Se poi l'incidente viene passato a un livello superiore, non c'è il tempo di mettersi seduti e discutere la situazione per due ore e quindi le informazioni vanno inevitabilmente perdute."

Questo è uno dei motivi per cui efficaci sistemi di informazione sono vitali. Le squadre sul campo devono avere accesso a informazioni precise e affidabili che permettano loro di operare. Innanzitutto le informaizoni devono essere raccolte in modo efficace e poi devono essere elaborate nel modo più efficiente possibile. È importante, per esempio, che i dati vitali siano comunicati velocemente al comandante dell'intervento sull'incidente, ma che quelli inutili non lo siano.

Era questo il punto di partenza del progetto "Vision and chemi-resistor equipped web-connected finding robots" (View-Finder), coordinato dal dott. Penders. Il dott. Penders e i suoi colleghi erano interessati a scoprire come la robotica potesse essere applicata alle strutture di raccolta e divulgazione di informazioni esistenti per i servizi di emergenza e in definitiva migliorare le operazioni on-site. Si sono tenute discussioni preliminari tra potenziali utenti finali, organizzate dall'Accademia militare reale in Belgio, che hanno coinvolto diverse parti interessate come i vigili del fuoco e i servizi di protezione civile.

Il progetto finanziato dall'UE ha operato dal 2006 al 2009 e ha esaminato l’uso di piattaforme robot mobili semi autonome per stabilire la sicurezza del terreno nel periodo immediatamente successivo a un incendio. Ha anche esaminato come l'automazione robotica potrebbe essere incorporata a un sistema di risposta più completo. "Con questo progetto non abbiamo risolto tutti i problemi," dice il dott. Penders. "Ma abbiamo fatto grandi passi avanti e abbiamo convinto gli utenti finali che c'è un futuro nella robotica. I vigili del fuoco non sanno necessariamente un granché di robotica – non è proprio il loro campo – ma questo progetto aveva lo scopo di informarli su cosa era possibile fare."

Sul campo

Per raccogliere dati, il progetto ha esaminato la possibilità di integrare un'ampia gamma di sensori ottici e chimici su robot mobili, in grado di mandare dati e immagini dal luogo dell'incendio alla stazione base. Sono stati progettati anche sensori robotici singoli, sviluppati dal progetto View-Finder, per operare autonomamente entro i limiti del compito loro assegnato.

Sono stati sviluppati robot in grado di pianificare il loro percorso ed evitare gli ostacoli mentre ispezionano la zona. L'idea al centro del progetto era anche che gli operatori umani potevano monitorare i processi dei robot e mandare richieste di intervento attraverso controlli facili da usare verso la stazione base.

Il progetto si è occupato in particolare di due possibili scenari – al chiuso e all'aperto – con una piattaforma robotica corrispondente sviluppata per ogni scenario. Nello scenario al chiuso si usava un robot provvisto di due telemetri laser, uno dei quali era attaccato a un'unità di inclinazione per fornire immagini a 3D. C'era anche un gruppo sonar frontale, una videocamera PTZ (pan-tilt-zoom), un dispositivo di comunicazione ad ampio raggio wireless e un sensore chimico.

Sono stati usati due tipi di sensori chimici per rilevare basse concentrazioni e alte concentrazioni di composti chimici organici volatici e gas tossici. È stato costruito un sensore con microbilancia a sensori di quarzo (QCM) per creare una base per il riconoscimento di diversi composti chimici organici volatili ed è stato usato anche un sensore metallo-ossido-semiconduttore (MOS).

I robot per situazioni all'aperto dovevano essere in grado di affrontare un ambiente assolutamente non strutturato ed essere capaci di navigare autonomamente. Un'altra caratteristica fondamentale dei robot che operavano all'aperto era la loro abilità di determinare da soli l'idoneità del terreno circostante. "Per gli interventi all'aperto era necessario un robot più robusto," spiega il dott. Penders. "L'intensità della luce inoltre cambia continuamente all'aperto e questo può complicare ulteriormente le cose."

Ritorno alla base

Il passo successivo del progetto consisteva nell'assicurare che i dati raccolti dai robot raggiungessero la stazione base il più velocemente possibile e che potessero essere facilmente interpretate e usate. La larghezza di banda necessaria per mandare dati dal robot alla stazione base costituiva un fattore importante e questo compito è stato svolto da Mailman, un servizio di messaggi ad alto rendimento che offre servizi di qualità per reti wireless. Questa stazione base associa le informazioni raccolte con le informazioni recuperate da basi informatiche GMES ("Global monitoring for environment and security") su larga scala. I dati così ottenuti sono quindi trasmessi a un punto di comando operativo e ai soccorritori, come i servizi di emergenza.

Per la stazione base sono stati sviluppati metodi di interazione touch screen. Si era previsto che la maggior parte del tempo degli operatori fosse dedicato a monitorare le attività dei robot, il che sarebbe risultato in una frequenza di input da parte degli utenti piuttosto scarsa. L'interazione sporadica era adatta alla natura dell'interazione touch screen.

"È importante capire che View-Finder era un progetto di ricerca e non ci aspettavamo di arrivare a un prodotto finito," dice il dott. Penders. "Ma mentre il progetto potrebbe non continuare nella sua interezza, si stanno facendo ulteriori ricerche, come l'elaborazione dei dati e la visione stereo. Siamo anche stati contattati dalla polizia locale del South Yorkshire per proseguire il lavoro."

Il progetto illustra l'enorme potenziale dell'applicazione della robotica ai servizi di emergenza. La polizia locale, che usa cani addestrati in situazioni nelle quali ci potrebbero essere armi da fuoco, si sono dimostrati interessati a esaminiare la possibilità di impiegare un sostituto robot.

"La polizia cerca di mandare dentro un cane con attaccata una videocamera per vedere se ci sono armi da fuoco," spiega il dott. Penders. Perdere un cane comporta una notevole perdita economica e quindi la polizia del South Yorkshire era propensa all'idea di usare invece dei robot.

"Non è necessariamente vero che i robot si comporteranno meglio, ma è meglio perdere un robot che un cane. La robotica sta facendo progressi ma, rispetto agli esseri viventi, c'è ancora una grande differenza," conclude il dott. Penders.

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