配备Ensenso 3D相机的机器人辅助系统可实现安全的核废料处理

小心操作

配备Ensenso 3D相机的机器人辅助系统可实现安全的核废料处理

核设施退役给操作员带来了巨大的挑战。全球待处理的核废料(无论是退役还是安全封隔)正在以惊人的速度在增长。处理核废料越来越需要自动化,但是出于安全原因考虑,核工业不愿采用完全自主的机器人控制方法,在危险环境中他们首选遥控工业机器人。然而,借助操纵杆和视频监控相机对未知物体的遥控抓取或切割之类的复杂任务很难掌控,有时甚至不可能完成。

应用

任何尝试过游乐场抓娃娃机的人都知道:手动控制抓臂并非易事。尝试抓住毛绒兔子失败也无大碍,但尝试处理放射性废料失败则会导致严重的后果。为了避免对人类和环境造成严重后果,机器人必须能够极其精确地检测场景中的放射性物体并采取精确的行动。理论上,操作员掌控着机器人,并且决定正确的抓取位置。

极限机器人实验室的3D视觉引导半自主机器人在放射性环境中切割金属物体。
极限机器人实验室的3D视觉引导半自主机器人在放射性环境中切割金属物体。

借助软件,Enseno 3D相机可以接管操作员对深度信息的感知和评估任务,从而大大减轻了他们的认知负担。该辅助系统将待抓取物体的触觉特征与一种特殊的抓取算法相结合。“我们的系统使用场景云来自动生成几个稳定的抓取位置。

由于3D相机捕捉的点云分辨率高且密集,因此可以为场景中的每个物体生成非常精确的抓取位置。

— 国家核机器人中心高级研究科学家 Naresh Marturi 博士 —

基于此,我们的“假设排序算法”根据机器人的当前位置确定要拾取的下一个物体。”国家核机器人中心高级研究科学家 Naresh Marturi 博士解释说。

其原理类似于技巧游戏日本天皇(Mikado)的原理,在该游戏中,一次必须移走一根木棍,同时不能移动其他木棍。确定的路径引导使机器人能够沿着指定的路径平稳、均匀地移动到目标抓取位置。像导航系统一样,该系统支持操作员将机器人手臂引导到安全抓取位置,必要时还可以越过其他未知和危险的物体。该系统为此还计算出一条安全通道,帮助操作员无需通过触觉反馈离开通道。

该系统实时地将操作员的自然手部运动准确而可靠地与机器人动作同步。  因此,操作员始终保持手动控制权,并且能够在部件发生故障时接管工作。操作员只需关闭“力反馈模式”就可以关闭AI并回到人类智能。因此,根据人与机器之间的共享控制原则,系统始终处于受控状态-这一点在高危环境中至关重要。

机器人学高级研究科学家Naresh Marturi博士-机器人学研究工程师 Maxime Adjigble
机器人学高级研究科学家Naresh Marturi博士-机器人学研究工程师 Maxime Adjigble

展望

伯明翰的极限机器人实验室的研究人员目前正在拓展该方法,以实现多手指操作而非只能靠平行的颚式夹持器。这意味着要提高抓取复杂物体时的灵活性和可靠性。不久的将来,操作员也将能够感受到遥控机器人在抓取物体时手指的受力。目前该团队正在研发完全自主的抓取方法,在完全自主抓取模式下,机器人手臂将由AI控制并由自动视觉系统引导。该团队还在研发可视化工具,以改善人机协作,通过“共享控制”系统遥控机器人。

就我们所有人的安全和健康而言,这是一种很有前景的方法,毕竟处理诸如核废料之类的危险物体是我们所有人都关心的问题。通过可靠地捕捉相关的物体信息,Ensenso 3D相机为解决核废料安全处理这一全球普遍存在的挑战做出了重要贡献。

Ensenso N35 - 3D视觉相机,快速精准

伯明翰大学