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 系統開發的幕后推手，SMuRF 是 Symbiotic Multi-Robot Fleet 的縮寫。

該系統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，實現單個機器無法達到的效果。

SMuRF 可以為當局、監管機構和行業提供更安全、更快速的核設施監控方法，并為在海上風力發電平臺等具有挑戰性的環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 "的新論文中在發表于《IET 網絡系統與機器人》（IET Cyber-Systems and Robotics）雜志上的這篇題為《經驗總結：用于核環境的共生自主機器人生態系統》（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境中的一些挑戰。機器人的協作能力是研究人員開發的復雜計算機系統的結果，他們稱之為 "網絡物理系統 "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迥異的機器人協同工作，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，并在最少的監督下執行任務，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測的任務，即作業后清理。

機器人合作繪制環境地圖，利用機載傳感器創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。在RAICo部署SMuRF的過程中，我們展示了機器人的協同工作能力，以及我們構建的數字孿生系統如何為人類操作員提供出色的態勢感知能力。這將使它們成為在核檢查和退役等潛在危險環境中工作的理想選擇。人類仍然需要監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教授大衛-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，海上發電等領域也有巨大的潛力，SMuRF 可以處理許多常規檢查和維修任務。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定供電至關重要。如果有一個機器人團隊常駐現場執行這些常規任務，就能最大限度地發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略視頻游戲中的車隊管理系統，它描述了 SMuRF 的各個成員在數字孿生環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。"