por Elena Messina

Los robots y tecnología asociada podrían ayudar a los rescatadores humanos a salvar vidas cuando se produce un desastre en una zona urbana. La tecnología robótica es diversa y prometedora, pero ha faltado enfoque en las necesidades de función para las operaciones de rescate. Los rescatadores requieren productos robóticos disponibles comercialmente que sean sólidos y puedan facilitar la funcionalidad requerida para ayudarles a llevar a cabo su misión.

Foster-Miller Talon inspeccionando un área de desastre.

El Grupo en misión especial E54.08.01 de ASTM, parte del Subcomité E54.08 sobre Equipo Operacional (Operational Equipment) dentro del Comité E54 sobre Aplicaciones para Seguridad Nacional (Homeland Security Applications), desde el año pasado está trabajando en la creación de normas de rendimiento para robots de rescate. Las actividades comprenden acontecimientos de reunión entre personal de respuesta y robots con el fin de que los inventores y sus dispositivos puedan relacionarse con personal de rescate con experiencia. El enfoque es lograr un entendimiento común sobre los requisitos de rendimiento y los escenarios de despliegue para robots partiendo de las necesidades de una operación de rescate real.

Rescatador George Hough de FEMA USAR New York Task Force 1 operando un robot.

La búsqueda y rescate urbano — la cual se define como la combinación de estrategia, tácticas y operaciones que permitan localizar, tratar médicamente y sacar a las víctimas atrapadas — constituye una aplicación de múltiples facetas. Las etapas de búsqueda y rescate urbano consisten en múltiples etapas y los equipos de rescate deben realizar una variedad de funciones. Entre los ejemplos de las funciones que puede llevar a cabo un equipo de rescate de la Agencia Federal de Gestión de Emergencias (Federal Emergency Management Agency, FEMA) cabe mencionar: llevar a cabo por sí mismos búsquedas y rescates en edificios derrumbados; facilitar evaluaciones y cuidados médicos a las víctimas atrapadas; evaluar y controlar los riesgos, como tuberías de gas o cables eléctricos dañados; y evaluar y estabilizar estructuras dañadas. Los robots podrían potencialmente ayudar al personal de rescate a realizar todas estas funciones.

Robot para caos de Autonomous Solutions Inc. en una de las pilas de escombros, una trayectoria muy difícil para los robots.

En el 2005, se estableció el grupo en misión especial E54.08.01 de ASTM para crear normas de rendimiento para robots con aplicación para búsqueda y rescate urbano. El Departamento de Seguridad Nacional (Department of Homeland Security, DHS) y otros percibieron la falta de normas exhaustivas que respaldaran el desarrollo, comprobación y certificación de tecnologías robóticas eficaces para el uso en aplicaciones de búsqueda y rescate urbano. Estas normas contemplarán las funciones robóticas de movilidad, detección, navegación, planificación, integración en suministros de reserva operacionales (inventarios de herramientas y equipo en almacén) e interacción entre el sistema y los humanos. Estas normas le permitirán al DHS facilitar orientación a organizaciones locales, estatales y federales de seguridad nacional sobre la adquisición, despliegue y utilización de sistemas robóticos para aplicaciones de búsqueda y rescate urbano.

Remotec Andros Mini circunnavegando una pila de escombros.

El grupo en misión especial reconoce que los investigadores y los fabricantes podrían inventar soluciones tecnológicas para necesidades específicas de operaciones de rescate; por lo tanto, la metodología es determinar requisitos de rendimiento y categorías de despliegue y crear métodos de prueba y guías de utilización en lugar de dictar soluciones técnicas específicas o categorías robóticas. Una implementación robótica particular facilitada por un fabricante podría ser capaz de resolver múltiples categorías de despliegue. Los métodos de prueba deben medir la eficacia con la que un robot es capaz de realizar una tarea sin estar adaptado a una tecnología particular.

Al igual que en un equipo de búsqueda y rescate se requieren muchas disciplinas, los componentes de un robot también son muy diversos. Un robot es un sistema de sistemas: se construye con componentes mecánicos, eléctricos, electrónicos, informáticos, de detección y de otros tipos, cada uno de los cuales es complejo. Las disciplinas que intervienen en los diferentes componentes de un robot son tan especializadas que se requieren diferentes expertos para estudiar los requisitos y crear las pruebas de rendimiento correspondientes. Los componentes tienen que integrarse entre sí; estas interacciones podrían crear otros requisitos de rendimiento. Para complicar las cosas aún más, las tecnologías constituyentes y la disciplina de robótica aún están evolucionando.

Metodología de normas basadas en rendimiento

El amplio alcance del dominio de aplicación, la amplitud de las tecnologías que se requieren para la robótica y la relativa inmadurez del campo constituyen obstáculos para el proceso de normalización. Sin embargo, no se puede permitir que estos obstáculos impidan el progreso hacia el objetivo de contar con metas de rendimiento claras y medios para medir si los sistemas las cumplen.

La metodología del grupo en misión especial en cuanto al desarrollo de normas de rendimiento para robots de búsqueda y rescate urbano es desglosar el problema en categorías lógicas, coherentes y manejables, cada una de las cuales produciría métodos de prueba normalizados. Los métodos de prueba medirían objetivamente el rendimiento de un robot en un área particular. Se incluirán guías de uso para el despliegue robótico que indicarán márgenes de rendimiento sugeridos (resultados de prueba) deseables para diferentes operaciones. En su momento, la organización de rescate podrá determinar cuál robot es más adecuado para sus necesidades, de manera similar como el consumidor selecciona productos como automóviles y televisores sobre la base de resultados de prueba publicados por terceros. Los investigadores y fabricantes de robots se beneficiarán de la definición de los métodos de prueba y márgenes operativos objetivo según el tipo de operación de rescate. Los métodos de prueba proporcionarán enfoque para el desarrollo e investigación de sus productos.

Antes de establecer el grupo con misión especial de ASTM, el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (National Institute of Standards and Technology) ya había comenzado a trabajar con rescatadores de la Agencia Federal de Gestión de Emergencias del Departamento de Seguridad Nacional para definir los requisitos de rendimiento para los robots así como para comenzar a clasificar los tipos de escenarios de despliegue en los que se podrían aplicar los robots. Se generaron más de 100 requisitos de rendimiento iniciales, así como 13 categorías de despliegue.

Los requisitos de rendimiento se agruparon en categorías tales como interacción entre humanos y sistemas, movilidad, logística, detección, comunicación y energía. Por cada requisito, el rescatador definió cómo mediría el rendimiento. Un ejemplo es el requisito de que el rescatador sea capaz de reparar el robot en el lugar del siniestro. Definieron una escala de medición en la que un robot que no requiere ninguna herramienta para su armado (es decir, las piezas embonan a presión o con sistema de rosca) es preferible a un robot que requiere herramientas sencillas que ya forman parte de su equipo. Un robot que requiere herramientas especializadas es menos preferible. Este trabajo base sobre los requisitos y categorías de despliegue facilitó los principios de organización para que el grupo en misión especial pudiera comenzar las actividades de creación de normas de rendimiento. El grupo en misión especial continúa añadiendo y perfeccionando los requisitos y creando definiciones de categorías de despliegue.

Dichas categorías incluyen los medios aéreo, terrestre y acuático y definen la función de empleo, el método de despliegue y lo que se sacrifica. Por ejemplo, un pequeño robot para visualización limitada del terreno podría proporcionar información audiovisual de la situación o detección de materiales peligrosos y se podría dejar en el lugar con fines de adquisición de datos. Se podría arrojar dentro de edificio o en un espacio vacío o incluso podría ser desplegado por un robot más grande. El tamaño pequeño y su naturaleza fungible serían a cambio de su movilidad y amplitud de detección.

Por otra parte, se utilizarían robots para reconocimiento de terreno / estructuras no derrumbadas / áreas amplias en operaciones de largo alcance (una distancia mínima de 1 km de radio de peligro) o en edificios no comprometidos y sus alrededores. Podrían proporcionar evaluación del sitio, identificación de víctimas y se podrían quedar de guardia para facilitar monitoreo continuo. Los robots de reconocimiento terrestre tendrían mayor movilidad, resistencia y margen de capacidad que los pequeños robots para visualización limitada del terreno, pero serían más grandes, más pesados y probablemente menos fungibles. Se podrían configurar en variaciones que incluirán detectores especiales, herramientas de manipulación o para abrir brechas.

Grupos de trabajo basados en requisitos

Se creará un método de prueba para cada uno de los requisitos de rendimiento generados. El trabajo de creación de pruebas del grupo en misión especial se ha desglosado en grupos de trabajo según las categorías de requisitos. En la primera reunión del grupo en misión especial de diciembre del 2005, se establecieron grupos de trabajo para terminología, interacción entre sistemas y humanos, movilidad, entorno operativo, comunicaciones, detectores, logística, energía y seguridad. Cada grupo de trabajo tiene a su cargo el desarrollo de métodos de prueba dentro de su área designada y estudio de las normas pertinentes existentes que se pudieran aprovechar.

El grupo en misión especial E54.08.01 está creando normas en una serie de “oleadas” que se basan la madurez relativa de las tecnologías necesarias así como la prioridad de los requisitos según los rescatadores. Para ayudar a enfocar aún mejor las actividades del grupo en misión especial, los rescatadores han colaborado para definir las categorías de despliegue a las que se debe dar prioridad. Partiendo de la observación de una amplia gama de robots que representan la mayoría de las 13 categorías de despliegue, se han seleccionado tres categorías iniciales: pequeño robot para visualización limitada del terreno/robot para terreno/estructura no derrumbada/área amplia y robots para reconocimiento aéreo. Definir estas categorías sirve para establecer los márgenes operativos para los cuales se diseñarán los métodos de prueba. Por ejemplo, la distancia efectiva que las cámaras de navegación a bordo deben ser capaces de visualizar fluctúan desde unos cuantos metros en el caso de un pequeño robot para visualización limitada del terreno hasta cientos de metros para los robots aéreos.

Los rescatadores conocen a los robots

Esta actividad de normalización utiliza un método de desarrollo iterativo para asegurar que los requisitos de rendimiento sean apropiados y que los fabricantes y comunidades que crean la tecnología puedan interactuar con el usuario final con frecuencia. Los acontecimientos periódicos donde los usuarios pueden conocer a los robots en centros de entrenamiento de búsqueda y rescate urbano también presentan oportunidades para hacer pruebas de los protocolos ante un público de rescatadores y tecnólogos. Las observaciones de todos los interesados ayudan a perfeccionar y fortalecer las pruebas. Además, los acontecimientos generan retroalimentación frecuente para los fabricantes e inventores de tecnología que son capaces de ver el desempeño de sus sistemas informalmente en comparación con las normas de rendimiento en desarrollo.

Hasta la fecha se han llevado a cabo dos acontecimientos de esa clase. En agosto del 2005, rescatadores de FEMA experimentaron con casi 20 robots en un centro de entrenamiento de búsqueda y rescate urbano en Nevada. El segundo ejercicio se llevó a cabo en abril del 2006 en Disaster City, un centro de entrenamiento de búsqueda y rescate urbano operado por Texas A&M University. Este acontecimiento resaltó escenarios realistas de búsqueda y rescate urbano diseñados para ayudar a determinar la situación de despliegue más apropiada para un robot y para evaluar la madurez relativa de varias categorías de robots.

Los escenarios utilizados durante el ejercicio incluyeron estructuras a escala que se pueden derrumbar que duplican la infraestructura de una comunidad, como un centro comercial abierto, una casa unifamiliar, un edifico comercial, dos descarrilamientos de ferrocarril (pasajero y carga), dos montones de escombros (madera y concreto) y un pequeño lago. Los métodos de prueba propuestos se alojaron en un teatro y también se incorporaron a través de los escenarios. Había numerosos fabricantes que suministraron 27 robots diferentes, representando 9 de las 13 categorías originalmente definidas. Después del ejercicio de tres días, el Grupo en misión especial E54.08.01 se reunió informalmente y seleccionó las categorías de alta prioridad de despliegue de robots indicadas más arriba y contempló diferentes detalles sobre los métodos de prueba propuestos.

La votación comienza este año

Se espera que la primera oleada de métodos de prueba normalizados entre al proceso de votación en otoño del 2006. Ya se ha sometido a votación un documento de terminología. También se crearán guías de uso de categoría asociada para los pequeños robots para visualización limitada del terreno, reconocimiento de área amplia y de reconocimiento aéreo. En los próximos años, otras oleadas de métodos de pruebas de rendimiento y guías para robots de búsqueda y rescate urbano se convertirán en normas gracias a los talentos y energía de los fabricantes de robots y sus componentes, investigadores, rescatadores de emergencia y personal de organismos del gobierno. Esto fomentará el desarrollo de las capacidades robóticas y facilitará la integración de nuevas herramientas potencialmente capaces de salvar la vida en los inventarios de las organizaciones de rescate. //