Robots avanzados para el mantenimiento de reactores de fusión del futuro

Investigadores de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei, pertenecientes a la Academia China de Ciencias, desarrollaron tecnologías robóticas avanzadas para apoyar el ensamblaje y mantenimiento de futuros reactores de fusión. Su trabajo, publicado en Engineering Applications of Artificial Intelligence y IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, aborda el desafío crítico de operar brazos robóticos pesados con extrema precisión en entornos complejos y peligrosos.

Se diseñó una nueva articulación robótica para la robótica de alta carga. Al eliminar el engranaje solar del tradicional sistema de engranaje planetario, los investigadores crearon espacio adicional para los cables de alimentación y control sin comprometer la compacidad. El nuevo mecanismo de transmisión de tres etapas logra una relación de reducción ultra alta de 13,806:1, entregando un par de hasta 139 kNm con un bajo retroceso de 4.86 arcmin. Las pruebas confirmaron su resistencia, precisión y fiabilidad, haciéndolo ideal para manejar componentes masivos dentro del reactor.

Para resolver el problema del ensamblaje preciso de clavijas en agujeros en entornos de radiación, inspirados en la coordinación mano-ojo humana, el equipo desarrolló un método basado en aprendizaje profundo por refuerzo que integra señales de una cámara 2D y un sensor de fuerza/par. El sistema propuesto alcanzó una precisión de menos de 0.1 mm, incluso sin visión 3D avanzada.

En términos de percepción ambiental, los investigadores introdujeron TCIPS, un modelo basado en Transformer que segmenta datos de nubes de puntos 3D en primitivas geométricas básicas como planos, esferas y cilindros. Al capturar relaciones espaciales de largo alcance y mejorar la detección de límites, TCIPS mejora la navegación del robot en entornos desordenados dentro del reactor.

Estas innovaciones marcan un paso significativo hacia la construcción de sistemas robóticos inteligentes y de alta carga capaces de llevar a cabo tareas de mantenimiento complejas y de alto riesgo en futuras plantas de energía de fusión.