科學(xué)家們建議，未來(lái)可以在名為 "SMuRFs "的自主機(jī)器人團(tuán)隊(duì)的幫助下讓核電站退役

來(lái)自英國(guó)格拉斯哥大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)、布里斯托爾機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室和赫瑞瓦特大學(xué)的工程師們是 SMuRF 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的幕后推手，SMuRF 是 Symbiotic Multi-Robot Fleet 的縮寫(xiě)。

該系統(tǒng)提供了一種無(wú)縫方法，使輪式機(jī)器人、四足機(jī)器人和空中機(jī)器人能夠相互協(xié)作，完成人類難以獨(dú)立完成或有害的任務(wù)。在機(jī)器人之間共享傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，單個(gè)人類主管可以遠(yuǎn)程觀察機(jī)器人的行動(dòng)，從而將它們的能力結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)單個(gè)機(jī)器無(wú)法達(dá)到的效果。

SMuRF 可以為當(dāng)局、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和行業(yè)提供更安全、更快速的核設(shè)施監(jiān)控方法，并為在海上風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)等具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中維護(hù)工程基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)新的機(jī)遇。

在一篇題為 "經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：共生自主機(jī)器人生態(tài) "的新論文中在發(fā)表于《IET 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與機(jī)器人》（IET Cyber-Systems and Robotics）雜志上的這篇題為《經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：用于核環(huán)境的共生自主機(jī)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?nèi)绾卧诳膊祭飦喌臋C(jī)器人與人工智能合作（RAICo）設(shè)施的實(shí)際演示中部署 SMuRF。

RAICo 是英國(guó)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(xué)之間的合作項(xiàng)目。在演示過(guò)程中，SMuRF 成功完成了在模擬放射性貯存設(shè)施中的檢查任務(wù)，該設(shè)施包含真實(shí)核電退役環(huán)境中的一些挑戰(zhàn)。機(jī)器人的協(xié)作能力是研究人員開(kāi)發(fā)的復(fù)雜計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)果，他們稱之為 "網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng) "或 "CPS"。

CPS 能夠與多達(dá) 1600 個(gè)傳感器、機(jī)器人和其他數(shù)字及物理資產(chǎn)進(jìn)行近乎實(shí)時(shí)的通信。它還能讓能力和操作系統(tǒng)迥異的機(jī)器人協(xié)同工作，最重要的是，還能更新人類操作員。

通過(guò) CPS 收集和處理的數(shù)據(jù)，可以創(chuàng)建一個(gè)真實(shí)空間的三維數(shù)字孿生。這樣，SMuRF 就能在空間內(nèi)導(dǎo)航，并在最少的監(jiān)督下執(zhí)行任務(wù)，同時(shí)通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的數(shù)字儀表板為人類操作員提供大量數(shù)據(jù)，幫助 SMuRF 在必要時(shí)做出明智的決定。如果需要，人類操作員還可以直接控制機(jī)器人。

結(jié)合機(jī)器人的能力，它們可以完成一系列通常用于核設(shè)施周圍輻射監(jiān)測(cè)的任務(wù)，即作業(yè)后清理。

機(jī)器人合作繪制環(huán)境地圖，利用機(jī)載傳感器創(chuàng)建空間的三維數(shù)字孿生模型，并由人類操作員駕駛無(wú)人機(jī)進(jìn)一步繪制地圖。

波士頓動(dòng)力公司的 "斑點(diǎn) "機(jī)器人利用其靈活的手臂獲取工具進(jìn)行近距離掃描，而輪式機(jī)器人 "偵察兵 "和 CARMA 則繪制整個(gè)測(cè)試環(huán)境的輻射水平圖。CARMA 機(jī)器人成功探測(cè)到了廢料桶下放射性液體的模擬泄漏，這種探測(cè)有助于確保在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂坪颓謇怼?/p>

格拉斯哥大學(xué)詹姆斯-瓦特工程學(xué)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(guó)工程技術(shù)學(xué)會(huì)2023年新星，以表彰他的研究成果所產(chǎn)生的影響。

他說(shuō)："我們?cè)谶@個(gè)SMuRF原型中編程和設(shè)計(jì)的機(jī)器人各有自己獨(dú)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(guò)程中，我們展示了機(jī)器人的協(xié)同工作能力，以及我們構(gòu)建的數(shù)字孿生系統(tǒng)如何為人類操作員提供出色的態(tài)勢(shì)感知能力。這將使它們成為在核檢查和退役等潛在危險(xiǎn)環(huán)境中工作的理想選擇。人類仍然需要監(jiān)督和指揮機(jī)器人艦隊(duì)，但它們的高度自主性可以讓人類在辦公桌前與機(jī)器人互動(dòng)，而不是親臨工作現(xiàn)場(chǎng)，從而有助于保障人類的安全"。

格拉斯哥大學(xué)網(wǎng)絡(luò)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(bǔ)充說(shuō)："這類自主機(jī)器人車隊(duì)在承擔(dān)各種危險(xiǎn)、骯臟、枯燥、遙遠(yuǎn)和繁重的工作方面具有巨大潛力。除了核領(lǐng)域的工作，海上發(fā)電等領(lǐng)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(wù)。目前，這些任務(wù)的成本很高，因?yàn)樗鼈兺枰ぷ魅藛T乘坐直升機(jī)前往海上現(xiàn)場(chǎng)，而這一過(guò)程可能會(huì)受到惡劣天氣的影響。"

"然而，這些任務(wù)對(duì)于防止停機(jī)和確保電網(wǎng)穩(wěn)定供電至關(guān)重要。如果有一個(gè)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)常駐現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行這些常規(guī)任務(wù)，就能最大限度地發(fā)揮各種可再生能源平臺(tái)的潛力。我們研究的下一步是在我們的機(jī)隊(duì)中集成更廣泛的機(jī)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(dòng)，并操控物體。"

英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的 Paul Baniqued 博士說(shuō)："數(shù)字架構(gòu)的靈感來(lái)自于戰(zhàn)略視頻游戲中的車隊(duì)管理系統(tǒng)，它描述了 SMuRF 的各個(gè)成員在數(shù)字孿生環(huán)境中同時(shí)運(yùn)行的情況。這使人類操作員能夠?qū)⒆⒁饬性趩我唤缑嫔?，從而更好地理解手頭的任務(wù)。"