استفاده از روبات‌ها در بلایا و بحران‌ها

تصویر: یک هواپیمای بدون سرنشین بالاتر از پرسنل جستجو و نجات در محل ریزش ساختمان Champlain Towers South Condo  در سورفساید، فلوریدا پرواز می کند. عکس AP / ویلفردو لی
 
Robin Murphy ازTexas A & M، به عنوان مدیر مرکز جستجو و نجات با کمک روبات ها، روبات ها را در 29 فاجعه مستقر کرده است، از جمله سه فروپاشی ساختمان، دو فاجعه مین و یک زمین لرزه. وی همچنین به عنوان متخصص جستجوی فنی در بخش آتش نشانی و نجات شهرستان هیلزبورو (فلوریدا) خدمت کرده است. در این جا با مورفی صحبت می کنیم تا خوانندگان درکی از انواع فناوری هایی که تیم های جستجو و نجات در سایت فاجعه Champlain Towers South  درSurfside ، فلوریدا در دسترس دارند، و همچنین برخی از آنها که در دسترس ندارند، به دست آورند.
 

امدادگران از چه نوع فناوری هایی در محل سقوط آپارتمان Surfside استفاده می کنند؟

ما از وزارت نجات آتش نشانی میامی گزارش نداریم، اما پوشش خبری نشان می دهد که آنها از هواپیماهای بدون سرنشین استفاده می کنند.
 استفاده مجدد از روبات های موجود معمولاً از ساخت نمونه های اولیه تخصصی مؤثرتر است.یک کیت استاندارد برای یک متخصص جستجوی فنی اساساً یک کوله پشتی از ابزارها برای جستجو در داخل آوار است: دستگاه های گوش دادن و یک دوربین روی عصا یا بورسکوپ برای نگاه کردن به آوار.
 

چگونه معمولاً از پهپادها برای کمک به جستجوگران استفاده می شود؟

آنها برای دیدن نمایی از بالا برای نقشه برداری از فاجعه و کمک به برنامه ریزی جستجو، به سؤالاتی از این قبیل پاسخ می دهند: سایت چگونه است؟ بقیه کجا هستند؟ اوه، دود وجود دارد. این از کجا می آید؟ آیا می توانیم بفهمیم که آن قسمت از آوار چه شکلی است؟
 
در Surfside تعجب نمی کنم اگر آنها همچنین برای دیدن بالکن هایی که هنوز سالم هستند و قسمت هایی که بیش از حد آویزان شده اند، به سمت بالا پرواز کنند. یک متخصص ساختاری با دوربین شکاری معمولاً نمی تواند دقیقاً بالای سه طبقه را ببیند. بنابراین آنها به تنهایی توانایی زیادی ندارند که با نگاه کردن از زمین، تشخیص دهند که آیا ساختمان برای افراد در نزدیکی، کار در اطراف یا داخل ساختمان امن است یا نه.
   
تصویر: در سمت چپ یک پهپاد در هوا در حال پرواز است، در سمت راست دو بالکن از یک برج ساختمان آپارتمانی دیده می شود. پرسنل جستجو و نجات با استفاده از یک هواپیمای بدون سرنشین طبقات بالای قسمت باقیمانده ساختمان را بازرسی می کنند  Champlain Towers South Condo. عکس AP / ویلفردو لی
 
هواپیماهای بدون سرنشین می توانند برای تولید ارتوموزاییک یک سری عکس بگیرند. ارتوموزاییک ها مانند آن نقشه های مریخ هستند که در آنها از نرم افزار برای چسباندن همه عکسهای منفرد بهم استفاده می کنند تا یک نقشه کامل از سیاره به دست آید. شما می توانید تصور کنید که ارتوموزائیک چقدر می تواند برای تقسیم منطقه ای برای جستجو و دیدن پیشرفت تلاش های جستجو و نجات مفید باشد.
 
تیم های جستجو و نجات می توانند از همان داده ها برای یک نقشه ارتفاع دیجیتال استفاده کنند. این نرم افزاری است که توپولوژیک آوار را به دست می دهد و شما می توانید اندازه گیری ارتفاع توده آوار، ضخامت قطعه های آوار، بررسی این که این قطعه آوار باید از این قسمت از ساختمان آمده باشد و موارد مختلفی از این قبیل را شروع کنید.
 

چگونه ممکن است از روبات های زمینی در این نوع فاجعه استفاده شود؟

وضعیت کنونی برای جستجوی فضای داخلی آوار یا استفاده از یک وسیله نقلیه کوچک ردیابی، مانند Inkutun VGTV Extreme  است که روباتی است که بیشتر برای چنین شرایطی از آن استفاده می شود، یا یک روبات مار مانند همچون Active Scope Camera که در ژاپن توسعه یافته است.
 
Teledyne FLIR در حال ارسال چند روبات ردیبی و اپراتور به سایت درSurfside ، فلوریدا است.
 
روبات های زمینی معمولاً برای رفتن به مکان هایی مورد استفاده قرار می گیرند که جستجوگران نمی توانند در آنها قرار بگیرند و بردی فراتر از دوربین های جستجو دارند. برد دوربین های جستجو معمولاً حداکثر 18 فوت است، در حالی که روبات های زمینی توانسته اند بیش از 60 فوت به داخل آوار بروند. آنها همچنین برای ورود به حفره های ناامنی که یک امدادگر می تواند خود را در آنها جای دهد اما این امر ایمن نیست و بنابراین تیم ها باید ساعت ها کار کنند تا آماده سازی و تقویت لازم را  پیش از ورود هر کسی به آن انجام دهند، مورد استفاده قرار می گیرند.
 
از لحاظ نظری، همچنین می توان از روبات های زمینی برای پرسنل پزشکی برای دیدن و گفتگو با زنده مانده های گرفتار در آوار استفاده کرد و بسته های کوچک آب و دارو را به آنها منتقل کرد. اما تاکنون هیچ تیم جستجو و نجات، هیچ کسی را در هیچ جا پیدا نکرده است که تنها با یک روبات زمینی زنده مانده باشد.
 

چالش های استفاده از روبات های زمینی در داخل آوار چیست؟

مشکل بزرگ، دیدنِ داخل آوار است. شما در اصل موارد بتونی، صفحات سنگی، لوله کشی و مبلمان برای آوار برداری دارید. اگر بتوانید یک روبات را وارد آوار کنید، مهندسان سازه می توانند فضای داخلی آن دسته از آوار ها را ببینند و بگویند "اوه، خوب، ما این کار را نمی کنیم، این باعث سقوط ثانویه می شود. خوب، ما باید از این طرف شروع کنیم، ما به درون آوارها سریع تر و ایمن تر خواهیم رسید. "
 
رفتن به داخل توده های آوار واقعاً سخت است. مقیاس مهم است. اگر فضاهای خالی در حد و اندازه روبات باشد، حل مشکل نیازمند احتیاط و مهارت است. اگر مشکلی پیش بیاید، نمی تواند چرخش کند. باید عقب عقب براند. پیچ و خم-  یعنی چند چرخش در متر - نیز مهم است. هرچه تعداد دورها بیشتر باشد، سخت تر است.
 
همچنین سطوح مختلفی وجود دارد. این روبات ممکن است روی یک کف بتونی باشد، و بعد از آن روی تکه ای از فرش های پشمالوی کسی باشد. سپس باید از مسیری بتونی که به ماسه تبدیل شده است عبور کند. گرد و غبار شروع شده است. ممکن است محیط اطراف از تمام فاضلاب ها مرطوب شده باشد و تمام آب حاصل از سیستم های بارانی و شن و غبار با ایجاد گل شروع به ممانعت ایجاد کردن در مقابل کار کنند. بنابراین از نظر تحرک، انجام کار به صورت بسیار سریع واقعاً سخت می شود.
 

تمرکز تحقیقاتی شما در حال حاضر بر روی چیست؟

ما به تعامل انسان و روبات نگاه می کنیم. ما کشف کردیم که از بین همه روبات هایی که می توانیم از آنها استفاده کنیم، از جمله روبات های خودمان - و ما گروهی پیشرو در استقرار روبات ها در حوادث بوده ایم - 51٪ از خرابی های حین استقرار دریک فاجعه به دلیل خطای انسانی بوده است.
 
کار در این محیط ها چالش برانگیز است. من هرگز در یک فاجعه نبوده ام که به نوعی در آن غافلگیری مربوط به درک وجود نداشته باشد، چیزی که شما متوجه نمی شوید که تا آنجا هستید باید به دنبال آن باشید.
 

روبات ایده آل جستجو و نجات شما چیست؟

من دوست دارم کسی یک روبات موش خرما تولید کند. موش خرماها نوعی پستاندار مار مانند هستند. اما آنها پا دارند، پاهایی کوچک. آنها می توانند مانند مار به سزعت اطراف خود بپیچند. آنها می توانند با پاهای کوچک خود چنگ بزنند و بر روی سنگ های ناهموار بالا بروند. آنها می توانند یک حرکت دم عصایی کامل انجام دهند، به این معنی که می توانند کاملاً بلند شوند و به اطراف نگاه کنند. آنها واقعاً در تعادلی خوب هستند، بنابراین نمی افتند. آنها می توانند مشغول نگاه کردن به بالا باشند و ناگهان زمین شروع به جابجایی کند و آنها پایین بیفتند و در روند - آنها سریع هستند.
 در هنگام یک فاجعه، روبات ها جای افراد را نمی گیرند.

زمینه پیشرفت روبات های جستجو و نجات را چگونه می بینید؟

بودجه واقعی برای این نوع روبات های زمینی وجود ندارد. بنابراین هیچ انگیزه اقتصادی برای توسعه روبات ها برای استفاده در سقوط ساختمان ها، که خدا را شکر بسیار نادر اتفاق می افتد، وجود ندارد.
 
و آژانس های ایمنی عمومی توانایی پرداخت هزینه آنها را ندارند. قیمت آنها معمولاً 50 تا 150 هزار دلار در مقابل کمتر از 1000 دلار برای یک هواپیمای بدون سرنشین هوایی است. بنابراین به نظر نمی رسد که سود ناشی از هزینه در آن وجود داشته باشد.
   
تصویر: کابل متصل به یک قطعه از تجهیزات درون یک سوراخ گرد در سطح بتونی یک روبات خزنده Inuktun که در سال 2001 در محل مرکز منهدم شده تجارت جهانی فرو رفته است. مرکز مجوز برای جستجو و نجات با کمک ربات
 
من از این موضوع خیلی ناامید شده ام. ما هنوز در حدود همان سطح 20 سال پیش در مرکز تجارت جهانی هستیم.
 

روبات ها و بحران ویروس کرونا

 
تصویر: یک پرستار (سمت چپ) روباتی را که برای تعامل از راه دور با بیماران ویروسی کرونا مورد استفاده قرار می گیرد، هنگامی که پزشک به دنبال آن است، اداره می کند. میگل مدینا / خبرگزاری فرانسه از طریق گتی ایماژ
 
یک روبات استوانه ای به داخل یک اتاق درمان می چرخد تا کارکنان مراقبت های بهداشتی بتوانند از راه دور دما را اندازه گیری کرده و فشار خون و میزان اشباع اکسیژن بیماران را که به دستگاه تنفس وصل شده اند اندازه گیری نمایند. روبات دیگری که در ظاهر به نظر می رسد یک جفت چراغ فلورسنت بزرگ است که به صورت عمودی چرخانده شده است، در سراسر بیمارستان، در حال ضد عفونی کردن با نور ماوراء بنفش، حرکت می کند. در همین حال یک روبات که شبیه چرخ دستی است غذا را برای افرادی که در یک هتل 16 طبقه قرنطینه شده اند، به ارمغان می برد. در خارج، هواپیماهای بدون سرنشین کواد کوپتر نمونه های آزمایشی کشتی را به آزمایشگاه ها می رسانند و مراقب نقض محدودیت های خانه نشینی هستند.
 
این ها تنها چند مورد از چند ده روش استفاده از روبات ها در طی بیماری همه گیر COVID-19 است، از مراقبت های بهداشتی در داخل و خارج از بیمارستان ها، اتوماسیون آزمایشات، حمایت از ایمنی عمومی و کارهای عمومی گرفته تا ادامه کار و زندگی روزمره.
 
درس هایی که آنها برای آینده آموزش می دهند همان درس هایی است که در بلایای قبلی آموخته اند اما با کمرنگ شدن سود و بودجه به سرعت فراموش شده اند. بهترین روبات ها برای یک فاجعه، روبات هایی هستند که مانند این نمونه ها قبلاً در بخش های بهداشت و سلامت عمومی وجود داشته اند.
 
آزمایشگاه ها و استارتاپ های تحقیقاتی در حال ایجاد روبات های جدیدی هستند، که از جمله آنها روبات های طراحی شده برای اجازه دادن به کارمندان مراقبت های بهداشتی از راه دور برای گرفتن نمونه خون و انجام سواب دهان است. بعید است اکنون این نمونه های اولیه تحول چندانی ایجاد کنند. با این حال، اگر حرکت تحقیقی روباتیک ادامه یابد، روبات های در دست توسعه می توانند در بلایای آینده تحولی در بحث نجات ایجاد نمایند.
 

روبات ها در سراسر جهان

ما به عنوان گروه روباتیک در دانشگاه A&M تگزاس و مرکز جستجو و نجات با کمک روبات ها، بیش از 120 گزارش مطبوعاتی و رسانه های اجتماعی از چین، ایالات متحده و 19 کشور دیگر را در مورد نحوه استفاده از روبات ها در همه گیریCOVID-19  بررسی کردیم. ما دریافتیم که روبات های زمینی و هوایی تقریباً در همه جنبه های مدیریت بحران نقش برجسته ای دارند.
 
در بیمارستان ها، پزشکان و پرستاران، اعضای خانواده و حتی مسئولین پذیرش از روبات ها برای تعامل بلادرنگ با بیماران از فاصله امن استفاده می کنند. روبات های تخصصی در حال ضد عفونی کردن اتاق ها و رساندن وعده های غذایی یا تجویز، و کار اضافی پنهان مرتبط با افزایش بیماران هستند. روبات های تحویل در حال انتقال نمونه های عفونی به آزمایشگاه ها برای انجام آزمایش هستند.
 
در خارج از بیمارستان ها، بخش های عمومی و بخش های ایمنی عمومی از روبات ها برای اسپری کردن مواد ضد عفونی کننده در فضاهای عمومی استفاده می کنند. هواپیماهای بدون سرنشین برای کمک به شناسایی شهروندان آلوده و اعمال قرنطینه ها و رعایت محدودیت های فاصله اجتماعی، تصاویر حرارتی ارائه می دهند. روبات ها حتی در میان جمعیت گردش می کنند و پیام های خدمات عمومی را در مورد ویروس و فاصله اجتماعی پخش می کنند.
 
در محل کار و خانه، روبات ها به طرق شگفت انگیزی کمک می کنند. مشاوران معاملات مسکن در حال دورکاری با روبات ها هستند تا املاک را به گونه ای امن از راه دور از خانه های خودشان نشان دهند. کارگرانِ در حال ساختِ یک بیمارستانِ جدید در چین قادر به کار در طول شب بودند زیرا هواپیماهای بدون سرنشین کار نور رسانی را انجام می دادند. در ژاپن، دانشجویان برای فارغ التحصیلی از روبات ها برای پیمایش در صحنه استفاده می کردند و در قبرس، شخصی با استفاده از هواپیمای بدون سرنشین حیوان خانگی خود را بدون نقض محدودیت های خانه نشینی راه می برد.
 

کمک به کارگران، و نه جایگزین کردن آنها

هر فاجعه ای متفاوت است، اما تجربه استفاده از روبات ها برای بیماری همه گیر COVID-19 فرصتی را برای یادگیری سه درس مستند در طول 20 سال گذشته فراهم می کند. یک درس مهم این است که در هنگام یک فاجعه، روبات ها جای افراد را نمی گیرند. آنها یا وظایفی را انجام می دهند که فرد قادر به انجام آنها نباشد و یا با ایمنی نتواند آنها را انجام دهد، یا وظایفی را بر عهده می گیرند که وقت پاسخ گویان را آزاد می کند تا حجم کار بیشتری را کنترل کنند.
 بهترین روبات ها برای یک فاجعه، روبات هایی هستند که مانند این نمونه ها قبلاً در بخش های بهداشت و سلامت عمومی وجود داشته اند.اکثر روبات های مورد استفاده در بیمارستان هایی که بیماران COVID-19 را معالجه می کنند جایگزین متخصصان مراقبت های بهداشتی نشده اند. این روبات ها از راه دور عمل می کنند و به کارکنان مراقبت های بهداشتی این امکان را می دهند تا تجربه و تخصص و دلسوزی خود را نسبت به افراد بیمار و ایزوله از راه دور اعمال کنند.
   
تصویر: یک روبات برای ضد عفونی اتاق بیمارستانی در ژوهانسبورگ، آفریقای جنوبی، از پالس های اشعه ماوراء بنفش استفاده می کند. MICHELE SPATARI / AFP از طریق گتی ایماژ
 
تعداد کمی از روبات ها خودگردان هستند، مانند روبات های محبوب ضد عفونی UVD و چرخ دستی های غذا و نسخه. اما گزارش ها نشان می دهد که این روبات ها کارگران را آواره نمی کنند. در عوض، این روبات ها به کارکنان موجود در بیمارستان کمک می کنند تا از عهده افزایش تعداد بیماران عفونی برآیند. روبات های ضد عفونی کننده، بهتر و سریع تر از پاک کننده های انسانی ضد عفونی می کنند، در حالی که گاری ها از زمان و وسایل حفاظت شخصی که پرستاران و دستیاران باید برای کارهای جانبی صرف کنند، کم می کنند.
 

آماده مصرف بیش از نمونه های اولیه

درس دوم این است که روبات هایی که در مواقع اضطراری مورد استفاده قرار می گیرند معمولاً قبل از فاجعه مورد استفاده قرار می گرفته اند. فناوران اغلب عجله دارند که از نمونه های اولیه دارای کاربرد ویژه استفاده کنند، اما در هنگام اورژانس، پاسخ گویان - کارکنان مراقبت های بهداشتی و تیم های جستجو و نجات - بیش از آن مشغول و تحت فشار هستند که یاد بگیرند که از چیزهای جدید و ناآشنا استفاده کنند. آنها معمولاً نمی توانند وظایف و رویه های پیش بینی نشده را جذب کنند، مانند این که باید مرتباً ریبوت یا تعویض باتری کنند، که معمولاً همراه با فناوری جدید است.
 
خوشبختانه پاسخ گویان، فناوری هایی را به کار می گیرند که همتایان آنها به طور گسترده ای از آنها استفاده کرده و نشان داده اند که مؤثر هستند. به عنوان مثال، روبات های ضد عفونی کننده قبلاً در بسیاری از مکان ها برای جلوگیری از عفونت های بیمارستانی مورد استفاده روزمره قرار می گرفتند. بعضی اوقات پاسخ دهندگان روبات های موجود را نیز سازگار می کنند. به عنوان مثال، هواپیماهای بدون سرنشین کشاورزی که برای سمپاشی سموم دفع آفات در مزارع آزاد طراحی شده اند، برای پاشیدن ضد عفونی کننده ها در مناظر شلوغ شهری در چین و هند سازگار شدند.
   
تصویر: کارگران در شهر کنمینگ، استان یوننان، چین، یک هواپیمای بدون سرنشین را با مواد ضد عفونی کننده دوباره پر می کنند. این شهر از پهپادها برای پاشش مواد ضد عفونی کننده در برخی مناطق عمومی استفاده می کند. خبرگزاری شینهوا / یانگ زونگیو از طریق گتی ایماژ
 
درس سوم از درس دوم تبعیت می کند. استفاده مجدد از روبات های موجود معمولاً از ساخت نمونه های اولیه تخصصی مؤثرتر است. ساخت یک روبات جدید و تخصصی برای یک کار سال ها به طول می انجامد. تصور کنید که از ابتدا قصد ساختن نوع جدیدی از خودرو را دارید. حتی اگر چنین اتومبیلی بتواند به سرعت طراحی و تولید شود، در ابتدا فقط چند اتومبیل تولید می شود و احتمالاً فاقد قابلیت اطمینان، سهولت استفاده و ایمنی ناشی از بازخورد ماه ها یا سال ها استفاده مداوم است.
 
به گونه ای دیگر، یک رویکرد سریع تر و مقیاس پذیر تر، اصلاح اتومبیل ها یا کامیون های موجود است. اینگونه پیکر بندی روبات ها برای برنامه های COVID-19 انجام می شود. به عنوان مثال، پاسخ دهندگان شروع به استفاده از دوربین های حرارتی موجود در جوخه های روبات و هواپیماهای بدون سرنشین گروه بمب - که در بیشتر شهرهای بزرگ معمول هستند - برای تشخیص شهروندان آلوده به تب شدید می کنند. در حالی که هیئت داوران هنوز در مورد مؤثر بودن تصویر برداری حرارتی اظهار نظر نمی کند، نکته این است که روبات های ایمنی عمومی موجود به سرعت برای سلامت عمومی مورد استفاده قرار گرفته اند.
 

روبات ها را انبار نکنید

استفاده گسترده از روبات ها برای COVID-19 به خوبی نشان می دهد که سیستم مراقبت های بهداشتی به تعداد بیشتری روبات احتیاج دارد، دقیقاً مانند موارد بیشتری که به وسایل روزمره مانند تجهیزات حفاظت شخصی و دستگاه های هواده احتیاج دارد. اما در حالی که ذخیره حافظه های پنهان لوازم بیمارستانی منطقی است، ذخیره یک حافظه پنهان روبات های تخصصی به منظور استفاده در موارد اضطراری آینده منطقی نیست.
 
این استراتژی صنعت انرژی هسته ای بود و در حادثه هسته ای فوکوشیما دایچی شکست خورد. روبات های ذخیره شده توسط آژانس انرژی اتمی ژاپن برای مواقع اضطراری، منسوخ شده بودند و اپراتورها زنگ زده بودند یا دیگر کار نمی کردند. در عوض، شرکت برق توکیو وقت ارزشمندی را برای خرید و استقرار روبات های جوخه بمب آماده استفاده، که به طور معمول در سراسر جهان استفاده می شدند، از دست داد. در حالی که روبات های تجاری برای مقابله با شرایط اضطراری رادیولوژیک مناسب نبودند، اما به اندازه کافی خوب و ارزان بودند تا ده ها روبات بتوانند در سراسر مرکز مورد استفاده قرار گیرند.
 

روبات ها در همه گیری های آینده

امیدواریم که COVID-19  تصویب استفاده از روبات های موجود و سازگاری آنها با جایگاه های جدید را تسریع کند، اما همچنین ممکن است این به تولید روبات های جدید منجر شود. اتوماسیون آزمایشگاهی و زنجیره تأمین به عنوان فرصتی مغفول ظاهر می شود. خودکار کردن پردازش آهسته آزمون COVID-19 که به مجموعه کوچکی از آزمایشگاه ها و کارگران ویژه آموزش دیده متکی است، برخی از تأخیرهایی را که در حال حاضر در بسیاری از مناطق ایالات متحده تجربه می شود، از بین می برد.
 روبات های زمینی معمولاً برای رفتن به مکان هایی مورد استفاده قرار می گیرند که جستجوگران نمی توانند در آنها قرار بگیرند و بردی فراتر از دوربین های جستجو دارند.اتوماسیون به ویژه هیجان انگیز نیست، اما دقیقاً مانند روبات های ضدعفونی کننده غیر جذاب که اکنون استفاده می شوند، این یک کاربرد ارزشمند است. اگر سرانجام دولت و صنعت از بلایای قبلی درس گرفته باشند، روبات های پیش پا افتاده تری آماده می شوند تا همزمان با فرا رسیدن بیماری همه گیر بعدی، در کنار هم با کارمندان مراقبت های بهداشتی در خط مقدم کار کنند.
 
منبع: رابین آر مورفی، ویگنش بابو مانجونات گاندودی، Texas A&M University، جاستین آدامز، Florida State University