Los robots desempeñan un papel en el trabajo de socorro posterior a un desastre en situaciones que son demasiado peligrosas para los humanos. Crédito:Centauro
Robusto, Se están desarrollando robots inteligentes que reaccionan a su entorno para trabajar en situaciones que son demasiado peligrosas para los humanos. como limpiar los desechos radiactivos de Europa de décadas de antigüedad o ayudar durante una emergencia nuclear.
Cuando ocurrió el desastre nuclear de Fukushima en Japón en 2011 después de un devastador terremoto y tsunami, los robots que se desplegaron para apoyar a los trabajadores de rescate eran muy básicos y en gran medida ineficaces, dice el profesor experto en robótica Sven Behnke de la Universidad de Bonn en Alemania.
Estimulado por este problema, El Prof. Behnke y su equipo desarrollaron un sólido sistema de respuesta a desastres a través de un proyecto llamado CENTAURO. El robot es controlado por un humano desde una distancia segura, mientras que varios sensores le permiten percibir su entorno y transmitir información a su operador.
"El operador principal controla el robot a través de un traje de telepresencia que mide los movimientos de los brazos del operador, muñecas y dedos y los transfiere al robot, ", dijo el coordinador del proyecto, el profesor Behnke. Una pantalla montada en la cabeza que usa el operador les permite ver en 3-D lo que el robot ve desde su propia perspectiva, él añade.
Nombrado Centauro, el robot de 1,5 metros de altura pesa 93 kilogramos, está hecho de metales ligeros como el aluminio y tiene una piel de plástico impresa en 3D.
El robot teleoperado Centauro puede realizar tareas como subir escaleras, sortear obstáculos y utilizar herramientas eléctricas. Crédito:Centauro
Como un centauro
"El robot tiene un plan corporal similar a un centauro con cuatro patas articuladas que terminan en ruedas orientables, ", dijo el profesor Behnke. Esas cuatro patas lo hacen más estable que los robots bípedos. Como puede rotar en la cadera, rodilla y tobillo, Centauro puede adoptar numerosas posturas y navegar en entornos desafiantes.
La parte superior del cuerpo de Centauro tiene dos brazos con manos de múltiples dedos que le permiten levantar objetos y manipular herramientas y puertas. Aunque teleoperado, el robot tiene cierto grado de autonomía. Por ejemplo, si se le dice que se mueva a lugares específicos o agarre un objeto, planificará y ejecutará la acción.
El año pasado, Centauro fue probado en el mundo real, escenarios desafiantes en el proveedor alemán de respuesta a desastres nucleares Kerntechnische Hilfsdienst GmbH. Subió escaleras con éxito, escombros navegados, superó brechas, abrió una puerta, válvulas accionadas y herramientas eléctricas, y más, dice el profesor Behnke. "El sistema de respuesta a desastres CENTAURO proporcionó el alto grado de flexibilidad necesario para misiones realistas, " él dijo.
El profesor Behnke espera que la tecnología pueda algún día desempeñar un papel crucial en los esfuerzos de socorro en casos de desastre, aunque todavía no está lista para enfrentar la radiación. Sin embargo, investigadores de la Universidad de Birmingham, REINO UNIDO, están en el proceso de desarrollar robots que puedan manejar altos niveles de radiación para limpiar los desechos nucleares del último medio siglo.
En 2013, el año más reciente para el que hay cifras disponibles, Francia tenía la mayor cantidad de residuos radiactivos de la UE con casi 1,5 millones de metros cúbicos, 44% del total del bloque. El Reino Unido tuvo la segunda mayor cantidad con más de 1.2 millones de metros cúbicos, 38% del volumen total de la UE. Crédito:En 2013, el año más reciente para el que hay cifras disponibles, Francia tenía la mayor cantidad de residuos radiactivos de la UE con casi 1,5 millones de metros cúbicos, 44% del total del bloque. El Reino Unido tuvo la segunda mayor cantidad con más de 1.2 millones de metros cúbicos, 38% del volumen total de la UE. Crédito:Horizon:Revista de investigación e innovación de la UE
En toda la Unión Europea, más de 90 reactores nucleares se han cerrado de forma permanente, mientras que se prevé la clausura de más instalaciones. Bajo su presupuesto 2021-2027, la Comisión Europea ha propuesto destinar casi 1200 millones de euros a la seguridad nuclear.
"Hay casi cinco millones de toneladas de residuos nucleares heredados en el Reino Unido y su limpieza es el mayor y más difícil desafío de remediación ambiental en toda Europa". ", dijo el profesor Rustam Stolkin, experto en robótica, que coordina el proyecto RoMaNs.
El profesor Stolkin y sus colegas están diseñando comportamientos autónomos en robots para que puedan clasificar los desechos radiactivos de acuerdo con varios niveles de contaminación.
"Esto solo lo pueden hacer los robots porque estos desechos son demasiado radiactivos para que los humanos se acerquen, incluso (cuando) usando trajes protectores, "dijo el profesor Stolkin.
El exoesqueleto de la mano de tres dedos desarrollado por CEA captura los movimientos del operador para controlar la mano del robot esclavo. Crédito:CEA / Stroppa
Controlado por IA
Hasta la fecha, Los robots que operan en entornos peligrosos están controlados completamente por un humano, pero este enfoque unidireccional sería laboriosamente lento para agarrar y mover grandes cantidades de materiales de formas impredecibles, tamaños y consistencias, dice el profesor Stolkin.
Para superar este problema, el equipo desarrolló un sistema autónomo, Robot guiado por visión que utiliza IA para ayudar al operador humano.
Su socio de proyecto CEA, la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica, creó un brazo robótico con resistencia nuclear con una mano y dedos, que está controlado por un guante robótico, o exoesqueleto háptico, usado por el operador.
"Esto ahora es un poco como un joystick elegante, ", explicó el profesor Stolkin." Así que, cuando mueva el brazo y los dedos, el brazo esclavo en la zona radiactiva mueve su brazo y sus dedos ".
El sistema usa IA para visión automática, permitiendo que el robot sepa cómo detectar, reconocer y recoger todo tipo de objetos.
Los operadores humanos comparten el control del brazo robótico con el robot a través de la teleoperación y la IA. dice el profesor Stolkin. Por ejemplo, el operador puede mover el brazo y el robot controla automáticamente la orientación de la mano para facilitar el agarre, o el robot, planea agarrar un objeto, mostraría sus intenciones al humano para su confirmación.
"El robot (IA) está haciendo todo el trabajo duro, pero el humano todavía se siente a cargo en algún nivel, " él dijo.
Estos sistemas suelen ser muy complejos de controlar, dice el profesor Stolkin, sin embargo, la de ellos permite a los operadores simplemente hacer clic con el mouse en un objeto al que se dirige el robot y lo agarra.
Cuando el brazo del robot toca una superficie o agarra un objeto, el operador siente las fuerzas de contacto a través del guante robótico. Dar a los operadores remotos un conocimiento de la situación de lo que está sucediendo dentro de la zona prohibida a través de un sentido virtual del tacto es extremadamente útil. dice el profesor Stolkin.
Para que los guantes funcionen, el brazo robótico debe comportarse de forma adaptativa, respondiendo al entorno que encuentran, él dice. Lograr esto, El equipo de CEA desarrolló mecanismos de adaptación en las articulaciones de los brazos que se mueven mecánicamente como resortes y son más resistentes a la radiación que las delicadas piezas electrónicas.
Futuro cercano
El equipo de RoMaNs probó con éxito un brazo robótico con el sistema de control de IA que desarrollaron, en un entorno radiactivo en 2017, bajo las regulaciones de seguridad nuclear y seguridad nacional del Reino Unido, en un sitio en el norte de Inglaterra operado por el Laboratorio Nuclear Nacional. Esta fue la primera vez que se implementó un robot controlado por IA en un mundo real, ambiente radiactivo.
El profesor Stolkin había imaginado anteriormente que podría llevar al menos otra década transferir estas tecnologías a la industria nuclear. pero dice que ya se están haciendo planes para implementarlos en sitios de desmantelamiento en un futuro próximo.
"Cuando propusimos esto, la idea de robots controlados por IA, fue considerado absurdo por esta industria, " él dijo.
