Специалисты УлГУ и НПФ "Сосны" создают роботизированный манипулятор для обращения с радиоактивными отходами

Специалисты вуза и научно-производственной фирмы выполняют работы по созданию промышленного роботизированного манипулятора, способного работать в условиях высоких уровней радиационных полей. Основная область применения – дистанционное выполнение технологических операций (перемещения, измельчение, сортировка и т.п.) с ядерным топливом и радиоактивными отходами в условиях защитных («горячих») камер. Рассматриваются варианты установки изделия на стационарных металлоконструкциях, а также на специальных мобильных платформах. Рабочий прототип планируется изготовить к концу  года.

Суставы и захват манипулятора приводятся в движение серводвигателями, передающими крутящий момент через конические шестерни, расположенные внутри изделия. Конфигурация из шести суставов, не смотря на относительную сложность, оптимально обеспечивает перемещение и вращение захвата по заданной траектории пространстве.

- На первом этапе реализуется ручное управление роботом с помощью джойстика-трипода с обратной связью и системой управления, которая не позволит оператору случайно ударить манипулятор о какое-либо препятствие в камере – рассказывает Виктор Приходько, старший научный сотрудник НИТИ им. С.П. Капицы УлГУ. Наблюдение за работой может осуществляться как по телемонитору, так и с использованием шлема виртуальной реальности. Для подготовки персонала к работе с изделием планируется создание специального тренажера – точной виртуальной копии манипулятора и внутреннего пространства защитной камеры, имитирующего реальные условия работы.

Доработка автоматизированной системы управления роботом-манипулятором на следующем этапе позволит ему самостоятельно выполнять часть технологических операций. Рассматривается возможность использования нейронной сети для оценки изображения с телевизионных камер и автоматизированного формирования управляющих команд в соответствии с текущей обстановкой. Дальнейшее развитие видится в увеличении автономности и мобильности робота, что в совокупности с внедрением интеллектуальных компонентов управления может значительно расширить сферу его применения, в том числе в других областях промышленности.

– У большинства роботов-манипуляторов двигатели установлены непосредственно в суставах манипулятора – такое решение, конечно, эффективнее, однако, оно имеет значительные недостатки: от большой дозы радиации двигатели разрушаются. Итог плачевен: робот полностью выходит из строя. Конечно, от воздействия гамма-излучения можно защитить свинцовой или вольфрамовой защитой, но тогда не хватит мощности для движения и полезных манипуляций, – объясняет Виктор Приходько.

При эксплуатации разрабатываемого манипулятора таких проблем возникнуть не должно, поскольку электронные компоненты вынесены за пределы рабочей области. В зоне непосредственного обращения с ОЯТ и РАО функционируют только конструкционные материалы, которые выдерживают значительную дозу радиации порядка 107-108 Гр.

Таким образом, новое изделие с повышенной радиационной стойкостью в перспективе может использоваться не только для выполнения различных манипуляций в «горячих» камерах, но и в качестве рабочего инструмента специальной мобильной техники, которая сможет справляться с оперативными задачами при работе не местности.

Если же сравнивать отечественное изделие с его зарубежными аналогами, то при сопоставимых характеристиках, оно будет доступнее по стоимости.

По результатам отладки прототипа на производственной площадке ООО НПФ «Сосны» планируется приступить к серийному изготовлению промышленных манипуляторов этого типа для поставки на объекты использования атомной энергии.

Проект поддержан Министерством науки и высшего образования РФ рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 гг.» (Соглашение с №14.574.21.0173 от 26.09.2017 г.).