科學家們建議，未來可以在名為 "SMuRFs "的自主機器人團隊的幫助下讓核電站退役

來自英國格拉斯哥大學、曼徹斯特大學、布里斯托爾機器人實驗室和赫瑞瓦特大學的工程師們是 SMuRF 系統(tǒng)開發(fā)的幕后推手，SMuRF 是 Symbiotic Multi-Robot Fleet 的縮寫。

該系統(tǒng)提供了一種無縫方法，使輪式機器人、四足機器人和空中機器人能夠相互協(xié)作，完成人類難以獨立完成或有害的任務。在機器人之間共享傳感器數據時，單個人類主管可以遠程觀察機器人的行動，從而將它們的能力結合起來，實現(xiàn)單個機器無法達到的效果。

SMuRF 可以為當局、監(jiān)管機構和行業(yè)提供更安全、更快速的核設施監(jiān)控方法，并為在海上風力發(fā)電平臺等具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中維護工程基礎設施帶來新的機遇。

在一篇題為 "經驗總結：共生自主機器人生態(tài) "的新論文中在發(fā)表于《IET 網絡系統(tǒng)與機器人》（IET Cyber-Systems and Robotics）雜志上的這篇題為《經驗總結：用于核環(huán)境的共生自主機器人生態(tài)系統(tǒng)》（Lessons Learned: Symbiotic Autonomous Robot Ecosystem for Nuclear Environments）的新論文中，研究人員概述了他們如何在坎布里亞的機器人與人工智能合作（RAICo）設施的實際演示中部署 SMuRF。

RAICo 是英國原子能管理局（UKAEA）、核退役管理局（NDA）、塞拉菲爾德有限公司和曼徹斯特大學之間的合作項目。在演示過程中，SMuRF 成功完成了在模擬放射性貯存設施中的檢查任務，該設施包含真實核電退役環(huán)境中的一些挑戰(zhàn)。機器人的協(xié)作能力是研究人員開發(fā)的復雜計算機系統(tǒng)的結果，他們稱之為 "網絡物理系統(tǒng) "或 "CPS"。

CPS 能夠與多達 1600 個傳感器、機器人和其他數字及物理資產進行近乎實時的通信。它還能讓能力和操作系統(tǒng)迥異的機器人協(xié)同工作，最重要的是，還能更新人類操作員。

通過 CPS 收集和處理的數據，可以創(chuàng)建一個真實空間的三維數字孿生。這樣，SMuRF 就能在空間內導航，并在最少的監(jiān)督下執(zhí)行任務，同時通過專門設計的數字儀表板為人類操作員提供大量數據，幫助 SMuRF 在必要時做出明智的決定。如果需要，人類操作員還可以直接控制機器人。

結合機器人的能力，它們可以完成一系列通常用于核設施周圍輻射監(jiān)測的任務，即作業(yè)后清理。

機器人合作繪制環(huán)境地圖，利用機載傳感器創(chuàng)建空間的三維數字孿生模型，并由人類操作員駕駛無人機進一步繪制地圖。

波士頓動力公司的 "斑點 "機器人利用其靈活的手臂獲取工具進行近距離掃描，而輪式機器人 "偵察兵 "和 CARMA 則繪制整個測試環(huán)境的輻射水平圖。CARMA 機器人成功探測到了廢料桶下放射性液體的模擬泄漏，這種探測有助于確保在真實環(huán)境中進行適當的控制和清理。

格拉斯哥大學詹姆斯-瓦特工程學院的丹尼爾-米切爾（Daniel Mitchell）是這篇論文的通訊作者。他最近被提名為英國工程技術學會2023年新星，以表彰他的研究成果所產生的影響。

他說："我們在這個SMuRF原型中編程和設計的機器人各有自己獨特的能力和局限性，也有自己的操作系統(tǒng)。在RAICo部署SMuRF的過程中，我們展示了機器人的協(xié)同工作能力，以及我們構建的數字孿生系統(tǒng)如何為人類操作員提供出色的態(tài)勢感知能力。這將使它們成為在核檢查和退役等潛在危險環(huán)境中工作的理想選擇。人類仍然需要監(jiān)督和指揮機器人艦隊，但它們的高度自主性可以讓人類在辦公桌前與機器人互動，而不是親臨工作現(xiàn)場，從而有助于保障人類的安全"。

格拉斯哥大學網絡物理系統(tǒng)教授大衛(wèi)-弗林（David Flynn）是這篇論文的合著者之一。弗林教授補充說："這類自主機器人車隊在承擔各種危險、骯臟、枯燥、遙遠和繁重的工作方面具有巨大潛力。除了核領域的工作，海上發(fā)電等領域也有巨大的潛力，SMuRF 可以處理許多常規(guī)檢查和維修任務。目前，這些任務的成本很高，因為它們往往需要工作人員乘坐直升機前往海上現(xiàn)場，而這一過程可能會受到惡劣天氣的影響。"

"然而，這些任務對于防止停機和確保電網穩(wěn)定供電至關重要。如果有一個機器人團隊常駐現(xiàn)場執(zhí)行這些常規(guī)任務，就能最大限度地發(fā)揮各種可再生能源平臺的潛力。我們研究的下一步是在我們的機隊中集成更廣泛的機器人，它們具有更多樣化的能力，能夠感知周圍環(huán)境，以新的方式在周圍移動，并操控物體。"

英國曼徹斯特大學的 Paul Baniqued 博士說："數字架構的靈感來自于戰(zhàn)略視頻游戲中的車隊管理系統(tǒng)，它描述了 SMuRF 的各個成員在數字孿生環(huán)境中同時運行的情況。這使人類操作員能夠將注意力集中在單一界面上，從而更好地理解手頭的任務。"