MIT, 붕괴된 건물 잔해 아래 탐색이 가능한 넝쿨 로봇 개발 Vine-Like Robot Developed for Under-Rubble Search and Rescue
MIT 링컨 연구소와 노트르담 대학의 연구원들은 무너진 건물 아래로 탐색할 수 있도록 설계된 덩굴 로봇인 SPROUT를 개발했습니다 .
구조물이 붕괴된 후에는 사람들이 잔해에 갇힐 수 있으며, 이들을 구조하는 데는 상당한 위험과 신체적 노력이 필요합니다.
Vine-Like Robot Developed for Under-Rubble Search and Rescue
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이러한 환경에서 구조대가 탐색할 수 있도록 돕기 위해 MIT 링컨 연구소는 노트르담 대학과 협력하여 소프트 경로 찾기 로봇 관찰 장치(SPROUT)를 개발했습니다.
SPROUT은 덩굴 로봇이라고 알려진 소프트 로봇의 한 종류로, 장애물을 피하고 좁은 공간을 통과할 수 있습니다. 응급 대응자는 붕괴된 구조물 아래에 SPROUT를 배치하여 해당 지역을 탐색하고, 환경을 지도화하고, 잔해를 통한 최적의 진입 경로를 식별할 수 있습니다.
도시형 수색 및 구조 환경은 잔혹하고 무자비할 수 있으며, 가장 단련된 기술조차도 작동하기 어렵습니다. 바인 로봇의 기본적인 작동 방식은 다른 플랫폼이 직면한 많은 과제를 완화합니다.
Nathaniel Hanson, Lincoln Laboratory, 매사추세츠 공과대학
나다니엘 핸슨이 이끄는 SPROUT 팀은 MIT 링컨 연구소의 인간 회복력 기술 그룹에서 활동합니다.
응급 대응자는 일반적으로 카메라와 센서와 같은 도구를 사용하여 복잡하고 위험한 환경을 이해합니다. 그러나 이러한 도구 중 다수에는 한계가 있습니다. 예를 들어, 수색 및 구조 카메라는 붕괴된 구조물 내에서 바로 앞의 시야만 포착할 수 있습니다. 더 자세히 탐색하기 위해 팀은 종종 새로운 개방 공간을 만들어야 합니다.
로봇은 잔해 위에서 탐색하는 데 유용하지만 좁고 불안정한 공간에서는 어려움에 직면하며 손상되면 수리 비용이 많이 들 수 있습니다. SPROUT은 카메라와 센서를 운반하고 구불구불한 경로를 탐색할 수 있는 비용 효율적이고 사용하기 쉬운 로봇을 제공하여 붕괴된 구조물 아래를 탐험하는 과제를 해결하는 것을 목표로 합니다.
SPROUT은 고정된 바닥에서 뻗어 나온 기밀성 있는 원단으로 만든 팽창식 튜브로 구성되어 있습니다. 튜브는 공기로 부풀려지고 모터가 확장을 제어합니다. 파편을 통과하면서 튜브는 모서리를 돌며 구부러지고 좁은 구멍을 통해 끼어들 수 있습니다. 끝에 부착된 카메라와 다른 센서는 이미지를 캡처하고 주변 환경의 지도를 만듭니다.
작업자는 화면에서 로봇의 카메라 피드를 보면서 조이스틱을 사용하여 SPROUT를 제어합니다. 현재 SPROUT는 최대 10피트까지 확장할 수 있으며, 도달 범위를 25피트까지 확장할 계획입니다.
SPROUT 개발에는 로봇의 유연성과 관련된 과제를 극복하는 것이 포함되었습니다. 사용된 소재로 인해 로봇이 여러 지점에서 구부러질 수 있기 때문에 환경을 통과하는 동안 모양을 예측하고 제어하기 어렵습니다.
주요 과제는 로봇 내부에 공기압을 가하여 조이스틱을 앞으로 밀어 로봇을 움직이는 것처럼 직관적으로 조종할 수 있도록 하는 방법을 결정하는 것이었습니다. 또한, 팀은 튜브가 확장될 때 마찰을 최소화하도록 설계하고 효과적인 조향 제어를 보장하는 작업을 했습니다.
로봇을 원격으로 조종하면 잔해 밑의 빈 공간에 잠재적인 위험을 파악할 수 있는 귀중한 통찰력을 얻을 수 있으며, 연구팀은 로봇이 수집한 데이터를 사용하여 지하 공동의 지도를 만드는 방법도 조사하고 있습니다.
붕괴 사건은 드물지만 파괴적인 사건입니다. 로봇공학에서 우리는 일반적으로 우리의 접근 방식을 검증하기 위해 실제 측정값을 원하지만 붕괴된 구조물에 대한 그런 것은 존재하지 않습니다 .
Nathaniel Hanson, Lincoln Laboratory, 매사추세츠 공과대학
이 과제를 해결하기 위해 Hanson의 팀은 붕괴된 구조물의 정확한 표현을 만들고 그 안의 빈 공간을 매핑하기 위한 알고리즘을 설계하는 시뮬레이터를 개발했습니다. SPROUT의 개발은 University of Notre Dame의 교수이자 MIT 동문인 Margaret Coad와의 협력으로 이루어졌습니다.
노트르담 대학을 졸업한 핸슨은 협력자를 찾을 때 이미 Coad의 산업 검사를 위한 덩굴 로봇 작업에 대해 잘 알고 있었습니다. Coad의 전문 지식은 실험실의 엔지니어링 전문성, 도시 수색 및 구조 팀과의 강력한 관계, 산업 응용을 위한 기초 기술을 개발하는 능력과 결합되어 이 프로젝트에 매우 중요했습니다.
전통적으로 서비스가 부족한 지역 사회를 위해 힘을 합쳐 연구하는 것은 정말 자연스러운 조합이었습니다. 포도나무 로봇의 주요 발명가 중 한 명인 Coad 교수는 이러한 로봇의 제작 및 모델링에 귀중한 전문 지식을 제공합니다 .
Nathaniel Hanson, Lincoln Laboratory, 매사추세츠 공과대학
링컨 연구소는 매사추세츠주 베벌리에 있는 매사추세츠 태스크포스 1 훈련 시설에서 응급 대응자와 함께 SPROUT의 현장 테스트를 실시했습니다. 이 테스트는 귀중한 피드백을 제공하여 연구자들이 로봇의 내구성, 이동성 및 조종 기술을 개선하는 데 도움이 되었습니다. 이 팀은 이번 봄에 더 광범위한 현장 연구를 계획하고 있습니다.
" 도시 수색 및 구조 팀과 응급 대응자는 지역 사회에서 중요한 역할을 하지만 일반적으로 연구 개발 예산이 거의 없거나 전혀 없습니다. 이 프로그램을 통해 우리는 바인 로봇의 기술 준비 수준을 대응자가 시스템을 직접 시연할 수 있는 지점까지 끌어올릴 수 있었습니다 ."라고 Hanson은 말했습니다.
핸슨은 제한된 공간에서 감지하는 것이 재난 대응 커뮤니티에만 있는 문제가 아니라고 덧붙였습니다. 이 팀은 이 기술이 접근하기 어려운 위치에 있는 군사 시스템이나 중요한 인프라의 유지 관리에 사용될 것으로 예상합니다.
초기 프로그램은 빈 공간을 매핑하는 데 초점을 맞췄지만, 향후 작업에서는 위험 요소를 지역화하고 잔해 내에서 작업의 실행 가능성과 안전성을 평가하는 것을 목표로 할 것입니다.
" 로봇의 기계적 성능은 즉각적인 효과를 낳지만, 진짜 목표는 센서를 사용하여 구조팀의 상황 인식을 강화하는 방식을 재고하는 것입니다. 궁극적으로 우리는 SPROUT가 누군가가 잔해 더미에 들어가기 전에 팀에 완전한 운영 상황을 제공하기를 원합니다. "라고 Hanson은 말했습니다.
Vine-Like Robot Developed for Under-Rubble Search and Rescue
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