Centrais nucleares poderiam ser desativadas com a ajuda de robôs autônomos

As centrais nucleares poderão ser desactivadas no futuro com a ajuda de equipas de robôs autónomos conhecidos como SMuRFs, sugeriram os cientistas.

Engenheiros da Universidade de Glasgow, Universidade de Manchester, Laboratório de Robótica de Bristol e Universidade Heriot-Watt estão por trás do desenvolvimento do sistema SMuRF, que é a abreviação de Symbiotic Multi-Robot Fleet.

O sistema fornece um método contínuo para permitir que robôs com rodas, quatro patas e aerotransportados colaborem e concluam tarefas que podem ser difíceis ou prejudiciais para os humanos realizarem por conta própria.

Em vez disso, um único supervisor humano pode observar remotamente as ações dos robôs à medida que partilham dados de sensores entre si, combinando as suas capacidades para alcançar resultados muito além do alcance de uma única máquina.

Os SMuRF poderiam oferecer às autoridades, aos reguladores e à indústria um método mais seguro e rápido de monitorização de instalações nucleares, bem como abrir novas oportunidades para a manutenção de infra-estruturas de engenharia em ambientes desafiantes, como as plataformas de energia eólica offshore.

Em um novo artigo intitulado “Lições aprendidas: ecossistema de robôs autônomos simbióticos para ambientes nucleares” e publicado na revista Cibersistemas e Robótica IETos pesquisadores descrevem como implantaram o SMuRF em uma demonstração prática nas instalações da Robotics and Artificial Intelligence Collaboration (RAICo) em Cumbria.

RAICo é uma colaboração entre a Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido (UKAEA), a Autoridade de Desmantelamento Nuclear (NDA), Sellafield Ltd e a Universidade de Manchester.

Durante a demonstração, o SMuRF concluiu com sucesso uma missão de inspeção em uma instalação simulada de armazenamento radioativo contendo alguns dos desafios encontrados em ambientes reais de descomissionamento de energia nuclear.

A capacidade de colaboração dos robôs é o resultado de um sofisticado sistema informático desenvolvido pelos investigadores, que eles chamam de “sistema ciberfísico ou CPS”.

O CPS é capaz de se comunicar com até 1.600 sensores, robôs e outros ativos digitais e físicos quase em tempo real. Também permite que robôs com habilidades e sistemas operacionais muito diferentes trabalhem juntos e, o mais importante, atualizem o operador humano.

Os dados recolhidos e processados ​​pelo CPS permitem a criação de um gêmeo digital 3D de um espaço real. Isso permite que o SMuRF navegue pelo espaço e execute tarefas com supervisão mínima, ao mesmo tempo que fornece aos operadores humanos uma riqueza de dados através de um painel digital especialmente projetado para ajudar o SMuRF a tomar decisões informadas, se necessário. Os operadores humanos também podem assumir o controle direto dos robôs, se necessário.

A combinação das habilidades dos robôs permitiu-lhes completar uma série de tarefas frequentemente aplicadas ao monitoramento de radiação em torno de instalações nucleares, conhecidas como limpeza pós-operacional.

Os robôs colaboraram para mapear o ambiente, criando um gêmeo digital 3D do espaço usando seus sensores a bordo, que foi apoiado por mapeamento adicional de um drone aéreo pilotado por um operador humano.

O Spot da Boston Dynamics buscou ferramentas para varreduras mais próximas usando seu braço flexível, enquanto os robôs com rodas Scout e CARMA mapearam os níveis de radiação em todo o ambiente de teste. O robô CARMA detectou com sucesso um derramamento simulado de líquido radioativo debaixo de um barril de resíduos, uma detecção que poderia ajudar a garantir a contenção e limpeza adequadas em um ambiente do mundo real.

Daniel Mitchell, da Escola de Engenharia James Watt da Universidade de Glasgow, é o autor correspondente do artigo. Ele foi recentemente nomeado Rising Star 2023 da Instituição de Engenharia e Tecnologia em reconhecimento ao impacto de sua pesquisa.

Ele disse: “Cada um dos robôs que programamos e projetamos neste protótipo SMuRF tem suas próprias habilidades e limitações, bem como seus próprios sistemas operacionais.

“Durante a implantação do SMuRF na RAICo, conseguimos mostrar quão bem os robôs podem trabalhar juntos e como o gêmeo digital que construímos pode fornecer uma consciência situacional notável para operadores humanos.

“Isso poderia torná-los ideais para os desafios de trabalhar em ambientes potencialmente perigosos, como inspeção e desmantelamento nuclear.

“Os seres humanos ainda serão obrigados a supervisionar e dirigir a frota de robôs, mas o seu elevado nível de autonomia poderia ajudar a manter as pessoas seguras, permitindo-lhes interagir com os robôs a partir das suas secretárias, em vez de visitarem os locais de trabalho”.

David Flynn, professor de sistemas ciberfísicos na Universidade de Glasgow, é coautor do artigo. O professor Flynn acrescentou: “Esses tipos de frotas robóticas autônomas têm um grande potencial para realizar uma ampla gama de trabalhos perigosos, sujos, enfadonhos, distantes e caros.

“Além do trabalho no setor nuclear, há um enorme potencial adicional em setores como a geração de energia offshore, onde os SMuRFs poderiam realizar muitas tarefas rotineiras de inspeção e reparo. Atualmente, essas tarefas são caras porque muitas vezes exigem que a equipe seja transportada de helicóptero para locais offshore. , um processo que pode ser dificultado pelo mau tempo.

“No entanto, são extremamente importantes para evitar tempos de inatividade e garantir um fluxo constante de energia para a rede. Ter uma equipa de robôs permanentemente no local para realizar estas tarefas de rotina maximizaria o potencial de todos os tipos de plataformas de energia renovável.

“O próximo passo da nossa pesquisa é integrar uma gama mais ampla de robôs em nossas frotas, com habilidades ainda mais diversas para sentir o ambiente ao seu redor, mover-se através deles de novas maneiras e manipular objetos”.

Paul Baniqued, da Universidade de Manchester, disse: “A arquitetura digital foi inspirada no sistema de gerenciamento de frota, como visto em videogames estratégicos, que retrata membros individuais do SMuRF operando simultaneamente no ambiente de gêmeo digital. Isso permite que o operador humano concentrar sua atenção em uma única interface, permitindo uma melhor compreensão da tarefa em questão.”