Khi thảm họa lớn xảy ra và các công trình sụp đổ, mọi người bị mắc kẹt dưới đống đổ nát. Nạn nhân ở trong môi trường độc hại này có thể gặp nguy hiểm và kiệt sức. Để giúp đội cứu hộ tìm kiếm trong đống đổ nát, Phòng thí nghiệm Lincoln của Viện Công nghệ Massachusetts cộng tác với nhóm nghiên cứu ở Đại học Notre Dame phát triển một robot mang tên Soft Pathfinding Robotic Observation Unit (SPROUT). SPROUT là một robot cây nho, loại robot mềm có thể dài ra và vượt qua chướng ngại vật hay luồn lách trong không gian nhỏ. Đội phản ứng nhanh có thể triển khai SPROUT dưới công trình đổ sập để thăm dò, lập bản đồ và tìm lối đi vào tối ưu qua đống mảnh vỡ, Phys.org hôm 2/4 đưa tin.
"Môi trường tìm kiếm cứu hộ trong đô thị có thể khắc nghiệt và thách thức, nơi ngay cả công nghệ chắc chắn nhất cũng gặp khó khăn khi hoạt động. Cách thức cơ bản mà robot cây nho hoạt động giúp giảm thiểu nhiều thách thức mà nền tảng khác phải đối mặt", Chad Council, thành viên dự án SPROUT do Nathaniel Hanson chỉ đạo cho biết.
Đội phản ứng nhanh thường xuyên tích hợp công nghệ như camera và cảm biến vào luồng công việc để tìm hiểu môi trường hoạt động phức tạp. Tuy nhiên, nhiều công nghệ trong số này có những hạn chế. Ví dụ, camera chế tạo đặc biệt cho hoạt động tìm kiếm cứu hộ chỉ có thể thăm dò theo đường thẳng bên trong công trình sụp đổ. Nếu một đội muốn tìm kiếm kỹ hơn trong đống đổ nát, họ cần tạo lỗ chui vào để tới khu vực tiếp theo. Robot rất phù hợp để thăm dò bên trên đống gạch vụn, nhưng không thích hợp để tìm kiếm trong công trình chật hẹp kém ổn định và chi phí sửa chữa rất tốn kém nếu hỏng hóc. Thách thức mà SPROUT hướng tới giải quyết là làm thế nào để chui vào bên dưới công trình sụp đổ thông qua sử dụng robot chi phí thấp, dễ vận hành, có thể mang theo camera và cảm biến, đồng thời vượt qua những đoạn đường quanh co.
SPROUT bao gồm một ống có thể phồng to làm từ vật liệu kín khí mở ra từ đế cố định. Ống này phồng lên bằng khí và một motor điều khiển triển khai robot. Khi ống vươn sâu vào đống đổ nát, nó có thể uốn quanh các góc và chui qua lối hẹp. Một camera và những cảm biến khác đặt ở đầu ống chụp ảnh và lập bản đồ môi trường mà robot đang dò đường. Nhà vận hành điều khiển SPROUT bằng cần chỉnh hướng, theo dõi màn hình hiển thị dữ liệu từ camera của robot. Hiện nay, SPROUT có thể vươn xa tới 3 mét và nhóm nghiên cứu đang tìm cách mở rộng lên 7,6 mét.
Trong khi chế tạo SPROUT, nhóm nghiên cứu đã vượt qua một số thách thức liên quan tới độ linh hoạt của robot. Do robot cấu tạo từ vật liệu dễ biến dạng có thể uốn cong ở nhiều điểm, suy đoán và kiểm soát hình dạng của robot khi nó triển khai trong môi trường rất khó. Xác định cách sử dụng áp suất không khí bên trong robot để điều hướng là điều thiết yếu đối với hệ thống mà đội phản ứng khẩn cấp dùng. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu phải thiết kế ống để giảm tối đa ma sát khi robot dài ra và kỹ sư điều khiển hướng.
Trong khi hệ thống điều khiển từ xa là khởi đầu tốt để đánh giá nguy cơ từ đống đổ nát, nhóm nghiên cứu cũng tìm cách mới để ứng dụng công nghệ robot như sử dụng dữ liệu do robot thu thập nhằm lập bản đồ chỗ trống dưới đống đổ nát. Để giải quyết vấn đề, Hanson và cộng sự lập mô phỏng cho phép họ tạo ra minh họa thực tế của công trình sụp đổ và phát triển thuật toán để lập bản đồ khoảng trống.
Phòng thí nghiệm Lincoln đã thử nghiệm SPROUT với đội phản ứng nhanh ở khu vực huấn luyện Massachusetts Task Force 1 ở Beverly, Massachusetts. Thử nghiệm cho phép các nhà nghiên cứu cải thiện độ bền và linh động của robot, học hỏi cách triển khai và điều khiển robot hiệu quả hơn. Họ đang lên kế hoạch cho một nghiên cứu thực địa lớn hơn vào mùa xuân năm nay. Cảm biến trong không gian hạn chế không phải là vấn đề của riêng đội phản ứng nhanh trước thảm họa. Nhóm nghiên cứu dự đoán công nghệ của họ có thể sử dụng trong bảo dưỡng, hệ thống quân sự hoặc cơ sở hạ tầng thiết yếu với vị trí khó tiếp cận này.
An Khang (Theo Phys.org)
