Desplegar un grupo heterogéneo de robots que pueden rodar, caminar y volar es una estrategia inteligente para las operaciones de búsqueda y rescate, y también lo es confiar en las máquinas para tomar decisiones sobre el terreno.
Cuando un estacionamiento de Manhattan se derrumbó en abril de este año, los rescatistas se mostraron reacios a permanecer en el edificio dañado por temor a un mayor peligro. Así que usaron una combinación de drones voladores y un robot que camina con forma de perro para inspeccionar los daños, buscar sobrevivientes y asegurarse de que el sitio fuera seguro para que los rescatistas humanos regresaran.
A pesar de que el perro robot se cayó de lado mientras caminaba sobre un montón de escombros, un momento que se hizo famoso en Internet, el alcalde de Nueva York, Eric Adams, calificó a los robots como un éxito y dijo que se habían asegurado de que no hubiera sobrevivientes pasados por alto mientras ayudaban a mantener a salvo a los rescatistas humanos.
Pronto, los rescatistas podrán recurrir a una respuesta robótica de búsqueda y rescate mucho más sofisticada. Los investigadores están desarrollando equipos de robots voladores, caminantes y rodantes que pueden cooperar para explorar áreas que ningún robot podría navegar por sí solo. Y están dando a los robots la capacidad de comunicarse entre sí y tomar muchas de sus propias decisiones independientemente de su controlador humano.
Dichos equipos de robots podrían ser útiles en otros entornos desafiantes , como cuevas o minas, donde puede ser difícil para los rescatistas encontrar y alcanzar a los sobrevivientes. En las ciudades, los edificios derrumbados y los sitios subterráneos, como subterráneos o túneles de servicios públicos, a menudo tienen áreas peligrosas donde los rescatistas humanos no pueden estar seguros de los peligros.
Operar en tales lugares ha resultado difícil para los robots. «Hay lodo, rocas, escombros, pasajes restringidos, grandes áreas abiertas… Solo el alcance y la complejidad de estos entornos presentan muchos desafíos de movilidad para los robots», dice Viktor Orekhov, especialista en robótica y asesor técnico de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), que ha estado financiando investigaciones en este campo .
Los espacios subterráneos también son oscuros y pueden estar llenos de polvo o humo si son el sitio de un desastre reciente. Peor aún, la roca y los escombros pueden bloquear las señales de radio, por lo que los robots tienden a perder contacto con su controlador humano a medida que avanzan.
A pesar de estas dificultades, los especialistas en robótica han progresado , dice Orekhov, coautor de una descripción general de sus esfuerzos en la Revisión anual de control, robótica y sistemas autónomos de 2023 .
Una estrategia prometedora es usar una combinación de robots, con alguna combinación de bandas de rodadura, ruedas, rotores y patas, para navegar por los diferentes espacios. Cada tipo de robot tiene su propio conjunto único de fortalezas y debilidades. Los robots con ruedas o con banda de rodadura pueden transportar cargas útiles pesadas y tienen baterías grandes que les permiten operar durante mucho tiempo. Los robots que caminan pueden subir escaleras o caminar de puntillas sobre escombros sueltos. Y los robots voladores son buenos para mapear grandes espacios rápidamente.
También hay robots que transportan otros robots. Los robots voladores tienden a tener una duración de batería relativamente corta, por lo que los rescatistas pueden llamar a «marsupiales»: robots con ruedas, pisadas o patas que llevan a los robots voladores a lo profundo del área a explorar, y los liberan cuando hay un gran espacio que necesita ser mapeado.
Un equipo de robots también permite el uso de diferentes instrumentos. Algunos robots pueden llevar luces, otros radares, sonares o herramientas de imágenes térmicas. Esta diversidad permite que diferentes robots vean en diversas condiciones de luz o polvo. Todos los robots, trabajando juntos, proporcionan a los humanos que los despliegan un mapa en constante crecimiento del espacio en el que están trabajando.
Aunque los equipos de robots son buenos para la movilidad general, presentan un nuevo problema. Un controlador humano puede tener dificultades para coordinar un equipo de este tipo, especialmente en entornos subterráneos, donde las paredes gruesas bloquean las señales de radio.
Una solución es asegurarse de que los robots puedan comunicarse entre sí. Eso permite que un robot que ha ido más profundo y haya perdido el contacto por radio con la superficie pueda transmitir mensajes a través de otros robots que todavía están en contacto. Los robots también podrían ampliar el alcance de las comunicaciones dejando caer relés de radio portátiles, a veces llamados «migas de pan», mientras están en movimiento, lo que facilita mantenerse en contacto con el controlador y otros robots.
Sin embargo, incluso cuando se mantiene la comunicación, las demandas de operar varios robots a la vez pueden abrumar a una sola persona. Para resolver ese problema, los investigadores están trabajando para dar autonomía a los robots para que cooperen entre sí.
En 2017, DARPA financió un desafío de varios años para desarrollar tecnologías para robots desplegados bajo tierra. Los participantes, incluidos ingenieros que trabajaban en universidades y empresas de tecnología, tenían que mapear y buscar en un espacio subterráneo complejo de la manera más rápida y eficiente posible.
Los equipos que se desempeñaron mejor en esta tarea fueron los que dieron cierta autonomía a los robots, dice Orekhov. Cuando los robots perdían el contacto entre sí y con su operador humano, podían explorar por su cuenta durante un cierto período de tiempo, luego regresar al rango de radio y comunicar lo que habían encontrado.
Un equipo , de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO) de Australia, llevó esto más allá al diseñar sus robots para tomar decisiones de manera cooperativa, dice Navinda Kottege, roboticista de CSIRO que dirigió el esfuerzo. Los propios robots decidieron qué tareas emprender, ya sea mapear esta habitación, explorar ese corredor o colocar un nodo de comunicaciones en un lugar en particular.
Los robots también decidieron cómo dividir el trabajo de la manera más efectiva. Si un robot rodante detectaba un pasillo que era demasiado estrecho para entrar, un robot andante más pequeño podría venir y hacerse cargo del trabajo. Si un robot necesitaba cargar información en la estación base, podría transmitirla a un robot que estaba más cerca de la entrada y pedirle que regresara al rango de comunicaciones.
“Hubo algunos comportamientos emergentes muy interesantes. Podrías ver robots intercambiando tareas entre ellos en función de algunos de esos factores”, dice Kottege.
De hecho, el operador humano puede convertirse en el eslabón débil. En un esfuerzo, un robot CSIRO no entraría en un corredor, a pesar de que había un área inexplorada más allá. El operador humano se hizo cargo y condujo al robot, pero resultó que el pasillo tenía una pendiente que era demasiado empinada para que el robot la manejara. El robot lo sabía, pero el humano no.
“Así que dio una voltereta hacia atrás y terminó aplastando al dron sobre su espalda en el proceso”, dice Kottege.
Para corregir el problema, el equipo construyó un sistema de control que le permite al operador humano decidir sobre la estrategia general, como qué partes del recorrido priorizar, y luego confía en los robots para que tomen las decisiones sobre el terreno sobre cómo hacerlo. “El apoyo humano podría marcar un área en el mapa y decir: ‘Esta es un área de alta prioridad, debe ir y buscar en esa área’”, dice Kottege. “Esto fue muy diferente a que ellos tomaran un joystick y trataran de controlar los robots”.
Este concepto de equipo autónomo abrió nuevos caminos en la robótica, dice Kostas Alexis, especialista en robótica de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, cuyo equipo finalmente ganó el desafío. “La idea de que puedes hacer esto de manera completamente autónoma, con un solo humano controlando el equipo de robots, solo brindando algunos comandos de alto nivel aquí y allá… no se había hecho antes”.
Este video muestra cómo los robots pueden buscar y mapear un espacio desconocido por sí mismos y moverse a través de él de manera segura. | Kostas Alexis (Advertencia: este video tiene luces intermitentes).
odavía hay problemas que superar, señala Orekhov. Durante la competencia, por ejemplo, muchos robots se averiaron o se atascaron y fue necesario sacarlos de la pista cuando terminó la competencia. Después de solo una hora, a la mayoría de los equipos solo les quedaba uno o dos robots en funcionamiento.
Pero a medida que los robots mejoren, es posible que algún día los equipos de ellos puedan ingresar al sitio de un desastre peligroso, localizar a los sobrevivientes e informar a sus operadores humanos con un mínimo de supervisión.
“Definitivamente hay mucho más trabajo que se puede y se debe hacer”, dice Orekhov. “Pero al mismo tiempo, hemos visto que la capacidad de los equipos avanzó tan rápidamente que incluso ahora, con sus capacidades actuales, pueden marcar una diferencia significativa en entornos de la vida real”.