Semi-autonomous robots to make decommissioning nuclear reactors faster and safer

David Szondy

June 14th, 2019


 

The mobile robot with manipulating arms grasping a pipe(Credit: Lancaster University)


 

영 랭커스터대, 원자로 해체 원격 제어 로봇 개발


제어공학부 제임스 테일러(James Taylor) 교수(사진)

수압식으로 조작, 반자율 동작 가능

   영국 랭커스터대학(Lancaster University) 엔지니어팀이 폐기된 원자로를 해체하는 것을 돕는 새로운 반자동 로봇 시스템을 개발하고 있다고 '뉴아틀라스'가 보도했다.


이 로봇은 새 이미징 소프트웨어와 마이크로소프트 키넥트 카메라를 사용해 운영자가 두 팔 이동 로봇의 움직임을 제어할 필요없이 파이프와 같은 물체를 식별, 파악 및 절단할 수 있다.




원자로의 해체는 매우 높은 수준의 기술을 필요로 하며 오랜 시간, 높은 비용이 소요된다. 게다가 안타깝게도 모든 수준의 핵폐기물로 오염된 고방사능 환경에서 수행해야 하는 일이다. 핵폐기물 근처에 가고 싶어하는 사람은 아무도 없다. 작업자들은 가까이 있어야 하는 동시에 멀리 떨어져 있어야 하는 역설적인 상황에 놓인다.


랭커스터대 제어공학부 제임스 테일러(James Taylor) 교수는 "핵 폐로 내의 표준은 인간이 직접 제어하는 로봇의 원격 작동을 위한 것으로 특히 핵 폐로 작업의 복잡성을 감안할 때 운영자가 매우 어렵다"고 말했다. 완전히 자율적인 솔루션은 가까운 미래에는 안전할 것 같지 않기 때문에 우리는 두 가지 사이에 놓인 반자동적인 해결책을 만드는 것을 탐구해 왔다”고 설명했다.


시제품 로봇은 수압식으로 움직이는 팔과 조작기를 가지고 있으며 시각 정보를 제공하는 카메라를 가지고 있다. 그러나 카메라는 단순한 폐쇄회로 장치가 아니다. 대신에 컴퓨터는 그 이미지를 분석해 로봇이 물체를 식별하고, 어떻게 그것들을 잡고, 조작하고, 잘라내는지 그 방법을 파악한다. 기존 조이스틱 제어 방식보다는 조작자가 스크린에서 원하는 물체를 가리키고 로봇이 나머지를 처리하는 식이다.


테일러는 "로봇에 장착된 단일 카메라를 사용함으로써 열악한 환경에서 파이프 선택과 절단 작업에 작업 초점을 맞추고 있다"고 말했다. 그는 또 "이 시스템은 운영자가 마우스 클릭 4번만으로 로봇 조작기에게 파이프 그립과 절삭 작업을 수행하도록 지시할 수 있다. 테스트 결과 이 시스템을 사용하는 작업자는 조이스틱 기반을 활용하는 작업자보다 직업 성과가 더 뛰어났다. 사용자가 로봇 전체를 제어하면서도 사용자 작업 부하와 작동 시간은 크게 줄어들었다는 것이다.




이 시스템은 광범위한 훈련없이 운영자에 의해 사용되는 것이 목적이다. 따라서 이 프로젝트는 오디오와 온도 같은 것들을 위한 다중 센서를 로봇에 장착해 사용자에게 더 많은 피드백과 장소 감각을 제공하고자 한다.


여기에는 대량의 원시 데이터를 의미있는 판독값으로 변환해 신속하게 해석하고 이해할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 설계가 포함된다. 이는 자동차 연료 게이지 표현 방식과 비슷한데 탱크에 몇 갤런이 남아 있는지 정확한 수치 판독값을 제시하는 대신 E와 F 사이를 이동하는 바늘로 표시하는 식이다.


연구팀은 이 로봇이 실험실에서 플라스틱 파이프를 절단하는 것과 같은 작업을 수행하는 소수의 작업자와 함께 테스트를 받았다고 밝혔다. 로봇이 보다 실용적이기 위해서는 방사선 손상으로부터 기계를 보호하는 등 더 많은 작업이 필요하다.

김지영  robot3@irobotnews.com 로봇신문사


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Nobody wants to get near nuclear waste, so a team of Lancaster University engineers is developing a new semi-autonomous robotic system to help dismantle decommissioned reactors. Using new imaging software and a Microsoft Kinect camera, the two-armed mobile robot can identify, grasp, and cut objects like pipes without the operator having to control every movement.




The decommissioning of a nuclear reactor is a long and expensive job that requires a very high degree of skill. Unfortunately, it's also a job that has to be done in a highly radioactive environment contaminated with all levels of nuclear waste. This puts the workers in the unenviable position of having to be right on the spot and as far away as possible at the same time.


"The standard within nuclear decommissioning is for direct human-controlled remote tele-operation of robots, which is extremely difficult for the operators particularly given the complexity of nuclear decommissioning tasks," says James Taylor, Professor of Control Engineering at Lancaster University's Department of Engineering, "Fully autonomous solutions are unlikely to be deemed safe in the near future and so we have explored creating a semi-autonomous solution that sits between the two."


The prototype robot has hydraulically powered arms and manipulators with a camera providing visual information. However, the camera isn't just a simple closed-circuit device. Instead, a computer is analyzing the images, allowing the robot to identify objects and work out how to grasp, manipulate and cut them. Rather than a conventional joystick control, the operator points out the desired object on the screen and the robot handles the rest.


"By making use of a single camera mounted on the robot our system focuses on a common task in these harsh environments – the selecting and cutting of pipes," says Taylor. "Our system enables an operator to instruct the robot manipulator to perform a pipe grasp and cut action with just four mouse clicks. Tests show that operators using this system successfully outperform operators using the current joystick-based standard. It keeps the user in control of the overall robot but significantly reduces user workload and operation time."




Because the system is intended to be used by operators without the need for extensive training, the project is also working on how to equip the robot with multiple sensors for things like audio and temperature to provide the user with more feedback as well as more of a sense of place.


C. James Taylor | BSc PhD FIET /ResearchGate

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This includes the designing of a graphic user interface that turns a flood of raw data into meaningful readouts that can be quickly interpreted and understood. It's a bit like a car's fuel gauge, which doesn't provide an exact numerical readout of how many gallons remain in the tank, but instead turns the data into a simple dial with a needle traveling between E and F.


The team says that the robot has been tested in the laboratory with a small number of operators carrying out tasks like cutting plastic pipes. In order for the robot to be more practical, more work needs to be done, including shielding the machine against radiation damage.


The research was published in Robotics.


Source: Lancaster University

https://newatlas.com/lancaster-university-semi-autonomous-robot-reactors/60123/




The robots inside Fukushima Nuclear Power Plant - BBC Click


via youtube

CBS News


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Posted by engi, conpaper Engi-

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