ابتكار روبوت يساعد رجال الإطفاء في الحالات الطارئة

ابتكر باحثون بجامعة راي خوان كارلوس وجامعة مدريد المستقلة روبوتا أرضيا مستقلا يمكنه مساعدة رجال الإطفاء عند التعامل مع حالات الطوارئ في البيئات الداخلية. حيث يمكن أن يسمح نظامهم، الذي تم تقديمه في «Journal of Field Robotics»، للوكلاء بالاستجابة لحالات الطوارئ من الحرائق لتخطيط تدخلاتهم بشكل أفضل وإخلاء المسارات الآمنة لهم للوصول إلى المناطق المتضررة ودعمهم أثناء عمليات الإخلاء.
ولتوضيح هذا الأمر أكثر، قالت نويليا فرنانديز تالافيرا أحد الباحثين الذين أجروا الدراسة «هذا العمل جزء من مشروع يسمى HelpResponder؛ والذي يهدف إلى تقليل معدلات الحوادث وأوقات مهام فرق التدخل. ويتم تحقيق ذلك باستخدام منارات ثابتة وطائرات بدون طيار وروبوتات أرضية. فقد تم تطوير الروبوت الأرضي كجزء من مشروع BSc ويدعم فرق الطوارئ من خلال الحصول على المعلمات البيئية في الوقت الفعلي»، وذلك وفق «teachxplor» العلمي.

فقد أبرزت الدراسات الحديثة التي استكشفت تطور الحرائق في إسبانيا الحاجة إلى تقنيات جديدة يمكن أن تساعد رجال الإطفاء بشكل أفضل. حيث جمعت هذه الأعمال بيانات حول الحوادث التي أثرت على الوكلاء المستجيبين الذين تعاملوا مع المهام في البيئات الداخلية، مثل انهيار الهياكل أو تقلص الأمراض المرتبطة باستنشاق الغازات السامة، وفق تلافيرا وباحثين آخرين، الذين يبيّنون «تكشف هذه الإحصائيات عن حاجة رجال الإطفاء لمعرفة البيئة قبل التدخل. كل المعلومات حول موقع الحرائق ووجود الغازات الضارة والمسارات المحتملة ذات صلة بتنفيذ تدخلات أكثر فعالية وأمانًا. لذا يمكن للروبوت الذي ابتكرته تلافيرا وزملاؤها مراقبة البيئة المحيطة به، ومشاركة البيانات التي يجمعها مع الوكلاء البشريين. إذ يتم تحقيق ذلك باستخدام مستشعرات مختلفة يمكنها قياس درجة الحرارة والرطوبة وجودة الهواء في بيئة داخلية، بالإضافة إلى موضعها وموضع الأشياء الأخرى. حيث ثم يتم حفظ هذه البيانات في قاعدة بيانات يمكن لرجال الإطفاء الوصول إليها عن بعد من خلال تطبيق الهاتف الذكي».
وتضيف تالافيرا أن «الروبوت لديه ثلاثة أوضاع تشغيلية للتعامل مع سيناريوهات مختلفة. ويسمح الوضع اليدوي للمشغل بالتحكم فيه عن بُعد باستخدام لوحة مفاتيح أو عصا تحكم أو لوحة تحكم لتوليد أوامر السرعة. كما يمكن للمشغل أيضًا التحكم في الروبوت من عرض مباشر أو من خلال واجهة مستخدم رسومية. وفي الحالة الأخيرة، يجب أن تكون الواجهة توفر معلومات كافية للحفاظ على الوعي بالحالة مثل خريطة المشهد والموقع الدقيق للروبوت وصور الكاميرا الخاصة به وما إلى ذلك. فيما يسمح وضع التشغيل الثاني للروبوت، والذي يطلق عليه الوضع المستقل، باستكشاف بيئة داخلية بشكل مستقل مع تجنب العقبات المحتملة. ولتحقيق ذلك، يعتمد على خوارزمية تخطيط مسار التغطية التي تستخدم البيانات التي تم جمعها بواسطة أجهزة الاستشعار المتكاملة لتحديد موقع الروبوت، واكتشاف وتحديد العوائق في محيطه، وتوجيهه من خلال مجموعة من نقاط الطريق». مؤكدين «عندما يكون الروبوت في وضع التشغيل الذاتي، يمكنه تغطية غرف وممرات كاملة، ما يوفر معلومات محلية عن الظروف البيئية. وأخيرًا ، ينشئ وضع الإخلاء طرقًا سريعة وآمنة نحو الأهداف. حيث يستخدم هذا الوضع المعرفة المسبقة للمشهد لحساب أقصر مسار من الموقع الحالي إلى الهدف. يمكن أن يكون هذا الموقع الهدف هو الخروج من المبنى أو الموقع ضحية من بين أمور أخرى».

يمتلك روبوت الباحثين الجديد تصميمًا معياريًا، ما يعني أنه يمكن إضافة مكونات أخرى (على سبيل المثال الكاميرات الحرارية أو أجهزة الاستشعار الأخرى) دون تغيير تكوينه الأساسي. بالإضافة إلى ذلك، فإن الروبوت صغير الحجم ويعتمد على مكونات ميسورة التكلفة. وهذا يسمح له بالوصول إلى المناطق التي يتعذر على العناصر البشرية الوصول إليها مع تسهيل انتشارها على نطاق واسع أيضًا.
واختبرت تلافيرا وزملاؤها الروبوت الخاص بهم في سلسلة من الاختبارات، بما في ذلك المحاكاة والتجارب الواقعية. وكانت نتائجهم واعدة للغاية حيث يمكن للروبوت التعامل بفعالية مع المهام المختلفة، بينما يتفادى العقبات بشكل مستقل ويقدم دعمًا قيمًا لرجال الإطفاء.
وفي التقييمات، يمكن للروبوت التعامل مع مهام مختلفة في يوم واحد، وذلك بفضل مكوناته القوية واستقلالية البطارية الجيدة. فقد أنشأ الفريق أيضًا محاكاة للروبوت يمكن أن تساعد أيضًا رجال الإطفاء على الاستعداد للتدخلات المستقبلية في الأماكن المغلقة، ومساعدتهم على تحديد المسارات الأكثر كفاءة وأمانًا للوصول إلى الموقع المطلوب أو ببساطة التدرب على استخدام الروبوت.
وفي هذا الاطار، كشفت تلافيرا «لقد طورنا نظامنا بالتعاون مع مستخدميه النهائيين وقمنا بالتحقق منه في سيناريوهات واقعية للغاية. تم إجراء الاختبارات الحقيقية في مركز السلامة الموحد في Alcorcón بالتعاون مع إدارة الإطفاء في تلك المدينة. وأظهرت النتائج أن النموذج الأولي يمكن أن يعمل في ظل ظروف قاسية ويحدد موقع البؤر الساخنة والسامة داخل خريطة التدخل. حيث يغطي بشكل فعال السيناريوهات ويتفادى العقبات، حتى يتمكن رجال الإطفاء من اتخاذ قرارات سريعة بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها وإنشاء استراتيجية للتدخل». مؤكدة «يمكن قريبًا توظيف الروبوت الذي ابتكرته تالافيرا وزملاؤها واختباره من قبل أقسام مكافحة الحرائق الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تلهم إنشاء أنظمة روبوتية مماثلة مصممة لمساعدة المستجيبين الأوائل الآخرين، بما في ذلك ضباط الشرطة أو الفرق التي تكمل مهام البحث والإنقاذ». وشرحت «ستكون الخطوات التالية في بحثنا هي تحسين نظام الملاحة المستقل من خلال دمج ROS وتعزيز المحاكاة لإعادة إنتاج سيناريوهات ديناميكية حيث تتقدم النار والدخان بنفس الطريقة التي تتقدم بها في المواقف الحقيقية. كما يتم تطوير منصة الويب التي تشمل تقنيات مختلفة بحيث يمكن تحليل البيانات التي تم جمعها بواسطة الروبوت والطائرات بدون طيار والمنارات في وقت واحد. وبهذه الطريقة سيصبح النظام أسهل في الاستخدام وأكثر قيمة في حالات الطوارئ».