Los robots de extinción de incendios alcanzan la autonomía – Scientific American
La extinción de incendios, una de las profesiones tradicionalmente más restringidas de Estados Unidos, se está preparando para una cosecha excéntrica de ayudantes. Van desde artilugios del tamaño de un coche de juguete hasta bestias de dos toneladas que se asemejan a tanques militares que pueden arrojar 2500 galones de agua por minuto. Algunos se mueven sobre neumáticos de goma, otros sobre rieles de acero y otros vuelan. Todos son robots.
Los incendios matan a más de 3000 estadounidenses cada año, incluido un promedio de 80 bomberos, y estos dispositivos de alta tecnología pueden ingresar a edificios en llamas, donde las temperaturas son demasiado altas para que los humanos sobrevivan. Pueden penetrar el humo que es demasiado tóxico para los pulmones humanos. Suelen ser más rápidos, más fuertes y más ágiles que los bomberos con los que trabajan. La mayoría de las máquinas en uso hoy en día se controlan de forma remota, pero los investigadores ahora están desarrollando robots de extinción de incendios «inteligentes» que pueden tomar decisiones autónomas.
Autónomo o no, nadie espera que las máquinas reemplacen por completo a los humanos en la línea de fuego. Los robots son herramientas y una cosa valiosa que pueden hacer es reducir el riesgo para los bomberos humanos, explica Giuseppe Loianno, profesor asistente en la Universidad de Nueva York. Con más de 350 000 hogares estadounidenses en llamas cada año y el cambio climático contribuyendo a 10 000 incendios forestales activos todos los días en todo el mundo, los robots podrían brindar un respiro a los bomberos que ingresan a edificios en llamas o atraviesan colinas empinadas. El principal desafío al que se enfrentan estas máquinas es la renuencia de las instituciones a invertir en equipos diseñados para satisfacer las necesidades de estos diferentes nichos. «No es un problema técnico. Es más un problema socioeconómico», dijo Neil Sahota, un inventor que asesora a las Naciones Unidas sobre temas de IA.
Los investigadores están trabajando para cambiar eso. Uno de los autómatas más asequibles desarrollados hasta la fecha fue construido por un grupo de estudiantes universitarios utilizando materiales disponibles en el mercado. Una humilde máquina que se asemeja a un carro amarillo canario de ingeniería tecnológica con un tanque de agua y una computadora del tamaño de una caja de zapatos; esta última utiliza la información de los sensores a bordo para moverse sin chocar con los obstáculos. Un brazo delgado sobresale por encima del chasis y puede flexionarse en múltiples lugares, incluido un «codo» superior que gira más allá de lo que puede manejar una extremidad humana. El brazo está equipado con una cámara de detección de calor, otra cámara que mide la profundidad y el color y una boquilla. En una demostración reciente, el robot se detuvo en una puerta para obtener su orientación geoespacial y luego se desplazó suavemente hasta su lugar para evaluar la habitación. La punta del brazo gira, escaneando la pared en busca de fuentes de calor. Cuando encuentra uno, apunta a la boquilla y se abre, rociando agua precisamente sobre el punto caliente en un patrón de cuadrícula. El fuego se apagó y el robot se detuvo en el charco, como si hiciera una reverencia. Recientemente ganó el Mohamed bin Zayed International Robotics Challenge 2023.
Lo que hace que este primo de clase trabajadora del R2-D2 sea único es la forma en que sus estudiantes de diseño combinan componentes de hardware con inteligencia de software, dijo Loianno, quien coordinó el proyecto. Loianno agregó que los estudiantes han demostrado que es posible construir un bombero automático por $ 40,000 a $ 50,000 (o incluso tan poco como $ 10,000) utilizando componentes más baratos. Eso es 30 veces más barato que el costo de algunos robots de extinción de incendios actualmente en uso.
Sin embargo, estos robots autónomos aún no se han probado en incendios del mundo real. La movilidad es un gran factor de complicación, dice Sahota, quien no está involucrada en la colaboración estudiantil. Sahota señala que el robot se puede programar para maniobrar escaleras e incluso dar volteretas hacia atrás. Pero adaptar robots autónomos a terrenos inesperados y desiguales sigue siendo desalentador, dijo.
Un robot controlado por humanos llamado Robotics Systems 3 (RS3) en uso por el Departamento de Bomberos de la ciudad de Los Ángeles ha abordado algunos de estos desafíos de movilidad del mundo real e incluso sacó un caballo de un asistente de LAFD arrastrando mangueras por colinas empinadas Jefe Wade White dijo el cenagal fangoso. El RS3 de $300,000, fabricado en Estados Unidos y financiado por la fundación del departamento de bomberos, también funciona con los bomberos en edificios con techos colapsados, «donde podríamos perder vidas», dijo White.
Con un peso de 3,500 libras, una nariz de vómer amarilla gigante, una banda de rodadura similar a un tanque y una boquilla que puede rociar agua a 10 veces la velocidad de una manguera contra incendios tradicional, el RS3 ciertamente no es tan frágil como su contraparte humana, pero todavía depende en uno de ellos para controlarlo. Desde una distancia segura de 900 pies, los operadores pueden ver información de video y temperatura de cuatro cámaras que monitorean los alrededores del robot. Una cámara montada en la boquilla muestra la dirección del rociado. Otro utiliza imágenes térmicas para ayudar a los operadores a encontrar posibles víctimas. A diferencia de lo que ocurre con los dispositivos autónomos de los estudiantes, las personas que ejecutan RS3 y otros robots operados por humanos «están procesando toda esta información y tomando decisiones basadas en… la entrada del dispositivo», dijo White. Esto distingue a RS3 y otros robots operados por humanos de los proyectos de estudiantes. «Nunca va a reemplazar a los bomberos», dijo White. Más bien, es una herramienta que permite a los humanos elegir estrategias efectivas sin arriesgar sus vidas.
Ante el empeoramiento de los incendios forestales en el oeste de los Estados Unidos, el Servicio Forestal de los EE. UU. ha estado incursionando en la tecnología de extinción de incendios por control remoto desde principios de la década de 2000. Su programa comenzó oficialmente en 2018, con cuatro accidentes de helicópteros que transportaban bomberos desde 2010. «Son 16 muertes en ocho años», dijo Dirk Giles, gerente de programas de la agencia para sistemas de aeronaves no tripuladas. “Necesitamos implementar tecnología para sacar a nuestros empleados de la curva del hombre muerto.” La agencia agregó el “huevo de dragón” a su arsenal después de volar drones de observación durante varios años para recopilar información sobre las condiciones del incendio. El avión a control remoto dejó caer esferas del tamaño de una pelota de ping-pong llenas de dos compuestos: permanganato de potasio y etilenglicol. Descienden a través de la copa de los árboles hasta el suelo, donde los productos químicos reaccionan para provocar pequeños incendios deliberados. Estas quemas controladas están diseñadas para restaurar el fuego a su función natural en el paisaje, ayudando a mantener el combustible forestal en niveles más equilibrados. Desde que comenzó el programa, el Servicio Forestal ha utilizado huevos de dragón para quemar deliberadamente aproximadamente 200 000 acres.
El verano pasado, la agencia usó la tecnología en incendios forestales activos. Una noche de agosto, los drones sobrevolaron partes cuidadosamente seleccionadas del Dixie Fire de California, de casi un millón de acres, arrojando bolas incendiarias en la ladera antes de que avanzaran las llamas para desencadenar los llamados petardeos. La ignición se quemó deliberadamente lentamente a lo largo de la ladera, consumiendo combustible y dejando un área desfavorable para incendios. Una vez que llegó a 30 pies de la ciudad, los bomberos terrestres pudieron apagarlo de manera segura para proteger los hogares.
Esta misión altamente especializada está limitada por las normas de la Administración Federal de Aviación que exigen que los operadores humanos se encuentren a menos de dos millas de la mayoría de las aeronaves pilotadas por control remoto. Algunas misiones de drones requieren legalmente mantener una línea de visión desde el operador hasta el vehículo. El uso de drones autónomos aumentará las distancias operativas y brindará una mayor protección a los bomberos, dijo Giles.
Dado que el reciente aumento en el tamaño y la intensidad de los incendios forestales ha desafiado los métodos tradicionales de extinción de incendios, los científicos también están experimentando con grupos de aeronaves a control remoto que gotean agua y otros líquidos extintores.Un enjambre de drones autónomos capaces de transportar una carga útil de 100 libras podría apagar las llamas en un ataque conjunto, dijo Elena Ausonio, profesora de ingeniería mecánica en la Universidad de Génova, a DroneLife en abril..com. En un estudio reciente del que es coautora, Ausonio explicó que estas naves pueden operar día y noche en humo denso y no requieren una fuente de agua cercana.
Otros científicos se muestran escépticos sobre las perspectivas de la tecnología robótica de extinción de incendios. «El manejo de los bosques y la vegetación es un enfoque inmediato”, dijo Brandon Collins, investigador de incendios de la Universidad de California, Berkeley. Incluso los científicos inmersos en la robótica admiten que no es una panacea. Sahota, por ejemplo, duda que la comunidad esté dispuesta a invertir en robots que cuestan más de seis cifras, cada uno diseñado para una necesidad muy específica. «Economías de escala y [for] Fabricación en masa”, dijo.
Aún así, a medida que los incendios domésticos continúan cobrando vidas humanas y las temperaturas más cálidas secan los bosques, Sahota cree que la tecnología es importante para la seguridad de los bomberos y la lucha directa contra incendios. «No tenemos suficientes bomberos», dijo. «Con el cambio climático, ya estamos en un punto de inflexión».
