Obiettivi
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Le analisi svolte relativamente agli interventi di soccorso effettuati in occasione di grandi disastri naturali come terremoti, alluvioni, tifoni, etc. o causati dall'uomo, hanno evidenziato diversi aspetti nei quali si potrebbe intervenire per migliorare l'efficacia delle operazioni, in particolare aumentare la possibilità di salvare vite umane. Tra gli aspetti che risultano particolarmente significativi sono stati individuati:
- la capacità di ricostruire la scena del disastro e di avere informazioni aggiornate in tempo reale che consentano di sfruttare al meglio le risorse disponibili e focalizzare l'intervento nelle zone di massima necessità ;
- la possibilità di usare sistemi robotici in ausilio agli operatori del soccorso nelle situazioni in cui l'intervento umano risulta pericoloso o impossibilitato a causa delle condizioni ambientali.

Il presente programma di ricerca, che ha le sue radici nel progetto "Pianificazione e monitoraggio in tempo reale dei soccorsi in gravi disastri" (vedi [NaBi02] e http://www.dis.uniroma1.it/~rescue), nell'ambito del quale e' stato affrontato il primo dei due aspetti sopra evidenziati con riferimento al terremoto dell'Umbria e delle Marche (1997), ha come principale obiettivo la realizzazione di un sistema di simulazione e robotico, con lo scopo di realizzare strumenti per gli operatori del soccorso per interventi in scenari caratterizzati da gravi disastri.

Al fine di raggiungere questo obiettivo e' necessario affrontare diversi problemi, che risultano molto interessanti dal punto di vista della ricerca scientifica nei settori della robotica e dell'intelligenza artificiale. Per caratterizzare efficacemente i diversi aspetti del problema, vengono identificati degli obiettivi intermedi che consentono di sperimentare e valutare le metodologie e le tecniche oggetto della proposta.

Il primo obiettivo intermedio consiste nell'estendere gli strumenti di simulazione attualmente esistenti, al fine di simulare in maniera piu' puntuale e precisa le operazioni di salvataggio di un sistema formato da operatori umani e agenti robotici. In questo contesto si prevede di affrontare i seguenti tre aspetti.
1) Estendere lo strumento prototipale precedentemente realizzato per il monitoraggio e supporto alle decisioni per l'intervento in tempo reale, che consente di simulare uno scenario operativo e di valutare l'efficacia dell'organizzazione dei soccorsi sia in fase previsionale che in fase operativa. Il prototipo realizzato si basa sul simulatore RoboCup Rescue che integra in modo efficace tre componenti principali: modellazione degli eventi scatenati in modo diretto o indiretto dal disastro, acquisizione ed integrazione di dati provenienti da diverse sorgenti, modellazione/monitoraggio/pianificazione delle risorse utilizzate per l'intervento nella forma di un sistema multi agente.
L'estensione che si dovrà realizzare riguarda l'integrazione nell'ambiente della simulazione del comportamento di agenti robotici che hanno il compito di individuare le vittime che necessitano assistenza all'interno di edifici (parzialmente) crollati.
2) Estendere il visualizzatore degli scenari in maniera tale da mostrare in tempo reale agli operatori del soccorso un modello 3D dello scenario di intervento e le operazioni degli agenti (umani e robotici) in questo ambiente.
3) Estendere il simulatore robotico attualmente in uso dai proponenti della ricerca, al fine di integrare aspetti specifici di uno scenario di emergenza e di modellare le caratteristiche specifiche dei robot impiegati nelle operazioni di soccorso (come descritto piu' avanti).
Il perseguimento di questi sotto-obiettivi consentirà di sperimentare e valutare diverse tecniche di sviluppo per il sistema robotico che si vuole realizzare, e di visualizzare in tempo reale e in 3D le operazioni di soccorso effettuate, consentendo quindi una valutazione visiva del comportamento del sistema anche a persone operanti nel settore dei soccorsi.

Il secondo obiettivo intermedio riguarda la realizzazione e la sperimentazione di piattaforme robotiche mobili per lo svolgimento di compiti di esplorazione e di individuazione delle vittime in scenari post-disastro, ad alto rischio per l'operatore umano. Per il raggiungimento di questo obiettivo e' necessario disporre di un ambiente di sviluppo e di sperimentazione per i robot. In tale contesto si propone di allestire gli scenari per la sperimentazione robotica in interventi di emergenza, sviluppati e proposti come standard tra i ricercatori del settore dal NIST (http://isd.cme.nist.gov/), che vengono attualmente usati in diversi laboratori di ricerca nel mondo e sono usati come arene di riferimento per le competizioni scientifiche internazionali RoboCup Rescue. La realizzazione di arene di sperimentazione standard risulta di fondamentale importanza in quanto permette di valutare le capacità specifiche dei robot (come quelle di movimentazione, di esplorazione, e di localizzazione degli oggetti) in un contesto con caratteristiche analoghe a quelle operative e immediatamente confrontabile con altre soluzioni proposte dai laboratori di ricerca attivi nel campo. Le arene saranno realizzate presso l' Istituto Superiore Antincendi, Roma, che metterà a disposizione l'esperienza di operatori del soccorso nella realizzazione di scenari realistici e avrà il ruolo di utilizzatore dei risultati della ricerca. Si noti che le strutture realizzate presso l'ISA saranno disponibili anche ad altri ricercatori operanti nel settore grazie anche alla possibilità di alloggio dell'ISA. La realizzazione dello scenario sperimentale favorirà quindi la cooperazione con altri ricercatori operanti nel settore, che potranno essere coinvolti in attività sperimentali nello scenario.

Per quanto riguarda la costruzione del sistema robotico, occorre rilevare che le caratteristiche delle piattaforme robotiche devono essere specializzate al contesto operativo sia per quanto riguarda il tipo di movimentazione che per quanto riguarda la possibilità di acquisire informazioni attraverso sensori. Inoltre occorre garantire un basso costo delle unità che possono risultare danneggiate da crolli ed altri fattori di rischio. Due aspetti particolarmente interessanti della ricerca riguardano la possibilità di coordinamento tra sistemi robotici e il livello di autonomia dei robot sia relativamente alle capacità di movimento sia nell'interpretazione dei dati sensoriali relativamente alla capacità di identificare le vittime e di costruire una mappa dell'ambiente. Al termine del progetto si potranno valutare le prestazione dei prototipi realizzati, in funzione della capacità di ricostruzione della mappa dell'ambiente, di individuazione delle vittime, e della capacità di definire i requisiti minimali per la realizzazione dei sistemi di acquisizione di informazioni e delle tecniche sviluppate a questo scopo, inclusa la possibilità di usare molti robot che operano in modo coordinato.

L'integrazione delle attività delineate sopra consentirà infine di individuare delle strategie di soccorso in dipendenza di diverse condizioni dell'ambiente, grazie all'ausilio degli strumenti di simulazione e supporto alle decisioni, e di sperimentare tali soluzioni con sistemi robotici interagenti con gli operatori umani del soccorso, negli ambienti sperimentali sviluppati. L'adozione e lo sviluppo di questa tecnologia potrà contribuire in modo determinante allo sviluppo di standard e strumenti correlati che consentano la condivisione di risorse e di soluzioni tecniche a livello internazionale, creando delle importanti sinergie tra i paesi che sono, in particolare, interessati alle emergenze di natura sismica. Si noti infine che l'integrazione delle tecniche di simulazione dei sistemi di soccorso e le tecnologie robotiche e' un obiettivo primario di diversi progetti di ricerca nel settore.