Avanços na robótica pesada e no controle inteligente apoiam a futura manutenção de reatores de fusão

Pesquisadores dos Institutos Hefei de Ciências Físicas da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram tecnologias robóticas avançadas para apoiar a montagem e manutenção de futuros reatores de fusão.

Seu trabalho, publicado em Aplicações de Engenharia de Inteligência Artificial e Transações IEEE/ASME em Mecatrônica aborda o desafio crítico de operar braços robóticos pesados ​​com extrema precisão em ambientes complexos e perigosos.

Uma nova junta robótica foi projetada para robótica pesada. Ao remover a engrenagem solar da caixa de engrenagens planetária tradicional, os pesquisadores criaram espaço adicional para cabos de alimentação e controle sem comprometer a compactação.

O novo mecanismo de transmissão de três estágios da junta atinge uma taxa de redução ultra-alta de 13.806:1, fornecendo torque de até 139 kNm com uma folga baixa de 4,86 ​​arcmin. Os testes confirmaram sua resistência, precisão e confiabilidade, tornando-o ideal para o manuseio de componentes maciços em vasos.

Para resolver o problema da montagem precisa do pino no buraco em ambientes de radiação, inspirado na coordenação olho-mão humana, a equipe desenvolveu um método baseado em aprendizagem por reforço profundo que integra sinais de uma câmera 2D e um sensor de força/torque. O sistema proposto atingiu precisão inferior a 0,1 mm, mesmo sem visão 3D avançada.

Em termos de percepção ambiental, os pesquisadores introduziram o TCIPS, um modelo baseado em Transformer que segmenta dados de nuvens de pontos 3D em primitivos geométricos básicos, como planos, esferas e cilindros. Ao capturar relações espaciais de longo alcance e melhorar a detecção de limites, o TCIPS aprimora a navegação do robô em ambientes desordenados de reatores.

Juntas, estas inovações marcam um passo significativo na construção de sistemas robóticos inteligentes e robustos, capazes de realizar tarefas de manutenção complexas e de alto risco em futuras centrais de energia de fusão.