- Robots ruimen radioactief materiaal op in Fukushima
- DARPA investeert in ondergrondse SAR-oplossingen
- Zwermen microrobots worden ingezet om te zoeken naar overlevenden
- De Centauro reddingsmachine heeft een indrukwekkende kracht
- ‘Zachte’ robots kunnen plekken bereiken die voor veel andere robots ontoegankelijk zijn
- Sneller en veiliger reageren op noodsituaties
We leven in een van de gevaarlijkste tijdperken in de geschiedenis van de aarde, waarin we voortdurend geteisterd worden door zowel natuurlijke als door de mens veroorzaakte rampen. Aardbevingen, tsunami’s, (bos)branden en ongevallen in mijnen zijn maar een paar voorbeelden van de bedreigingen waar we steeds vaker mee geconfronteerd worden. Sterker nog, klimaatgerelateerde en geofysische rampen alleen al hebben tussen 1998 en 2017 geleid tot 1,3 miljoen dodelijke slachtoffers en 4,4 miljard gewonden, daklozen en vluchtelingen. Deze rampen treffen bovendien de mensen in arme landen het zwaarst. En aangezien er geen einde in zicht lijkt te komen, is het van het allergrootste belang dat we mensenlevens beschermen door zoek- en reddingsoperaties efficiënter te maken.
Zoek- en reddingsoperaties zijn over het algemeen tijdrovend en gevaarlijk. Sommige gebieden zijn bijvoorbeeld ontoegankelijk vanwege ingestorte gebouwen of gaslekken. Steeds meer techbedrijven gaan nu aan de slag met het ontwikkelen van robots die reddingswerkers kunnen helpen hun missies veilig en snel uit te voeren. Deze robots zoeken bijvoorbeeld naar overlevenden, ruimen puin of brengen rampgebieden in kaart. Sommige van deze machines worden nu al ingezet terwijl andere nog in ontwikkeling zijn en pas over een aantal jaren in gebruik genomen kunnen worden.
Robots die zijn ontworpen voor noodhulp en rampenbestrijding maken deel uit van een bloeiende wereldwijde markt voor service-robotica die tegen 2022 naar verwachting een waarde van rond $20 miljard zal bereiken. En aangezien robots almaar goedkoper worden en aangedreven worden door steeds krachtigere technologieën, zal het gebruik van deze machines toenemen waardoor we steeds meer mensen effectievere hulp kunnen bieden.
Robots ruimen radioactief materiaal op in Fukushima
Een krachtige aardbeving en de tsunami die daarop volgde in 2011 veroorzaakte in de Japanse kerncentrale Fukushima een van de ergste nucleaire rampen ooit. Toen drie reactoren in brand vlogen veranderde het uranium in gesmolten lava en brandde het door stalen wanden en betonnen vloeren – wat leidde tot radioactieve besmetting van de reactorgebouwen. Onmiddellijk na de ramp ging een grootschalige opruimoperatie van start. Deze zal helaas nog decennia in beslag nemen en qua kosten oplopen tot wel $200 miljard. Het belangrijkste onderdeel van deze operatie zijn de robots die speciaal zijn ontwikkeld in een nabijgelegen en door de Japanse overheid gebouwd onderzoekscentrum ter waarde van $100 miljoen.
In februari 2019 bereikte de Tokyo Electric Power Company (TEPCO), die de beschadigde energiecentrale beheert, een belangrijke doorbraak. Het bedrijf gebruikte een robot – uitgerust met een camera, een stralingsmeter, robotachtige ‘vingers’ en verschillende andere sensoren – om zes locaties te inspecteren waar zich brandstofresten bevinden. De machine bevestigde dat het materiaal op vijf van de locaties kan worden opgetild en verplaatst, maar dat het op de zesde locatie vast zit in het cement.
Dit was de eerste keer dat TEPCO radioactief sediment kon aanraken en de toestand van de gesmolten brandstof in de reactor van Unit 2 kon inspecteren. Tijdens de missie verzamelde de robot een schat aan gegevens als stralingsniveaus, temperatuur en afbeeldingen die op een later stadium worden geanalyseerd om de beste manier van handelen te bepalen. De bedoeling is dat het verwijderen van de brandstofresten in 2021 van start zal gaan, maar het valt nog te bezien of een dergelijk plan überhaupt haalbaar is.
DARPA investeert in ondergrondse SAR-oplossingen
Het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), een agentschap van het Amerikaanse ministerie van Defensie dat verantwoordelijk is voor opkomende technologieën, staat bekend om zijn investeringen in robottechnologie. Een van de financieringsprogramma’s is de meerjarige Subterranean Challenge, een project met een competitie-element dat gericht is op het “onderzoeken van nieuwe manieren om complexe ondergrondse omgevingen snel op te sporen, te verkennen en exploiteren – waaronder door mensen gemaakte tunnelsystemen en natuurlijke grottennetwerken”. Met andere woorden, DARPA is op zoek naar nieuwe technologieën waarmee soldaten en eerstehulpdiensten makkelijker kunnen navigeren in onder andere mijnen, grotten en metrostations.
Een van de partijen die de $2 miljoen financiering van DARPA graag wil winnen is een team studenten van Carnegie Mellon en Oregon State University. De studenten werken aan een SAR-oplossing (Search And Rescue) die bestaat uit een vierwielige rover en een kleine drone. De rover is uitgerust met een 3D-camera en lidar-technologie waarmee het mogelijk is om omgevingen als ondergrondse mijnen te navigeren en in kaart te brengen. Onderweg laat de machine bovendien wifi-repeaters achter om zijn signaal uit te breiden. De drone is uitgerust met meerdere sensoren en kan door nauwe doorgangen vliegen om zoekacties van de rover over te nemen wanneer deze door een obstakel tegengehouden wordt.
Het team is nog steeds bezig met testen en probeert manieren te vinden waarop de rover en de drone het best kunnen samenwerken. Er is echter genoeg tijd, want het evenement waarin DARPA de winnaars van de financiering bekendmaakt staat gepland voor 2021.
Zwermen microrobots worden ingezet om te zoeken naar overlevenden
Kevin Chen en verschillende andere postdoctorale fellows hebben de Harvard Ambulatory Microrobot (HAMR) ontwikkeld, een insectachtige robot die eerstehulpverleners enorm efficiënt zou kunnen assisteren. Het idee achter dit project is om een groot aantal minirobots – ongeveer ter grootte van een kakkerlak – in te zetten om ingestorte sites te inspecteren, overlevenden te vinden en hun locatie door te geven aan reddingsteams. Vergeleken bij traditionele opsporings- en reddingsmethoden zou dit zowel sneller als veiliger zijn.
De microrobot beweegt momenteel met een snelheid van 25 cm per seconde op zowel water als land en wordt geleverd met geïntegreerde zonnecellen. Een enkele HAMR produceren duurt een week en kost ongeveer $5. Chen is echter van plan om de productietijd terug te brengen tot vijf uur per robot. Een groot nadeel van het bestaande ontwerp is dat de minimachine in ondergrondse gebieden met beperkt zonlicht onbruikbaar is. De wetenschappers gaan hier in de toekomst echter mee aan de slag. Ze zijn bovendien bezig met het ontwikkelen van eenvoudige manieren om de minibot te repareren en deze zo te ontwikkelen dat de machine beter tegen een stootje kan. Het zal overigens nog minstens 10 tot 20 jaar duren voordat dit apparaat daadwerkelijk bij opsporings- en reddingsmissies ingezet kan worden.
De Centauro reddingsmachine heeft een indrukwekkende kracht
Onderzoekers van het IIT-Istituto Italiano di Tecnologia, gefinancierd door de Europese commissie, hebben een iets andere aanpak dan hun Harvard-collega’s. De Italianen hebben een 1,5 meter hoge, 65 centimeter brede en 93 kilo zware robot ontwikkeld met de naam Centauro. Het laadvermogen van zijn arm is ongeveer 11 kilo en de batterij kan tot 2,5 uur power leveren. In de kop van de robot bevinden zich camera’s, kleur- en dieptesensoren en een lidar-scanner. De robot is bovendien uitgerust met drie ingebouwde computers voor real-time besturing, bewegingsplanning en perceptieverwerking.
Centauro is dus een robuuste machine die tegen een stootje kan en bij verschillende rampscenario’s ingezet kan worden. De robot navigeert met gemak over complex terrein, kan zich ook in nauwe gangen voortbewegen, trappen lopen, zware bepakking dragen en heavy duty instrumenten bedienen. Hoewel Centauro momenteel op afstand wordt bestuurd, zijn de onderzoekers van plan om de machine meer autonomie te geven zodat het zelfstandig aan het werk kan. In de volgende fase wordt de robot getest in real-world scenario’s, zoals ingestorte gebouwen of omgevingen of situaties die voor menselijke hulpverleners onveilig zijn.
‘Zachte’ robots kunnen plekken bereiken die voor andere robots ontoegankelijk zijn
Het bereiken van krappe ruimtes waar mensen geen toegang toe hebben is vaak nog een uitdaging. Een team van de Universiteit van Californië in San Diego is van mening dat het antwoord ligt in de zogenaamde ‘zachte’ robots. In 2017 ontwikkelden ingenieurs van dit instituut een kleine machine met vier ‘zachte’ poten met opblaasbare cellen. Dit maakt de robot flexibel genoeg om over onherbergzaam terrein te navigeren en op zand, rotsen en hellende oppervlakken te kruipen of lopen. De robot is gemaakt door een 3D-printer die tegelijkertijd zachte én stugge materialen kan printen.
Een team van de Brigham Young University onder leiding van Marc Killpack, een professor in de faculteit Werktuigbouwkunde, ontwikkelt hun eigen ‘zachte’ robot, genaamd King Louie. De robot moet voor gebruik eerst worden opgeblazen en is ontwikkeld in opdracht van NASA, die hoopt dat het apparaat op een dag de bestaande robotarmen kan vervangen die op rovers, shuttles en ruimtestations worden gebruikt. Bovendien zegt Killpack dat King Louie ook bij opsporings- en reddingsmissies ingezet kan worden. Eerstehulpverleners kunnen de leeggeloppen robot makkelijk vervoeren en deze ter plaatse opblazen en gebruiksklaar maken.
Sneller en veiliger reageren op noodsituaties
Eerstehulpverleners worden regelmatig met allerlei uitdagingen geconfronteerd – zoals aardbevingen, mijnincidenten, branden of overstromingen – die soms aan duizenden mensen het leven kosten. En aangezien de klimaatverandering onverstoord door lijkt te denderen is de verwachting dat natuurrampen en door de mens veroorzaakte chaos in de toekomst nog veel ernstigere vormen aan zullen nemen.
Met deze nieuwe technologische ontwikkelingen kunnen we wellicht sneller en veiliger op noodsituaties reageren en meer mensenlevens redden. Of het nu zwermen microrobots, drones of krachtige Centauro-achtige machines zijn, we krijgen er een heel hulparsenaal bij. En hoewel catastrofale gebeurtenissen altijd op de loer liggen, zorgen nieuwe technologieën en innovatieve trends er in ieder geval voor dat slachtoffers in de toekomst vaker, sneller en efficiënter gered kunnen worden.
