Робот с изкуствен интелект и размерите на мишка ще инспектира Големия адронен колайдер

Европейската лаборатория за физика на елементарните частици – ЦЕРН (CERN), и Британската агенция за атомна енергия (UKAEA) са разработили иновативен миниатюрен робот с изкуствен интелект, чиято цел е да прави инспекция на най-мощния ускорител на частици в света, Големия адронен колайдер.

 

Мобилна и автономна, роботизираната система е с размерите на мишка и е вдъхновена от термоядрения синтез, разказват създателите й. Съвместната иновация бе отличена като "Highly Commended" (в буквален превод "силно препоръчителна") на престижните награди за инженерни пробиви Collaborate to Innovate Awards (C2I) в края на февруари в Лондон.

 

"Пионер" в роботизираната инспекция

 

Роботът, наречен PipeINEER (игра на думи от "Pipe" и "Pioneer", "тръба" и "пионер") е първата по рода си разработка. Той е с дължина около 20 cm и ширина едва 3,7 cm и е проектиран да се придвижва самостоятелно през тесните тръби на дългия 27 km ускорител, известни още като лъчеви линии (beamline).

 

В ядрото на колайдера тръбите са обградени от свръхпроводящи магнити, които функционират при много ниска температура от -271°C. Лъчевите линии работят в условия на ултрависок вакуум, а разположението им дълбоко в инфраструктурата, която поддържа тези екстремни температури, прави достъпа и инспекцията от страна на хора изключително сложни, разкриват от екипа.

 

В отговор на това предизвикателство от CERN влизат в колаборация с центъра по роботика RACE (Remote Applications in Challenging Environments) на UKAEA. Експертите там разполагат със задълбочена експертиза в отдалеченото управление на роботи при взискателни условия и в труднодостъпни среди.

 

 

"Съчетавайки опита си в подобни приложения с научните достижения на CERN, помагаме да се гарантира, че Големият адронен колайдер ще работи ефективно и безопасно още дълги години", коментира ръководителят на центъра Ник Сайкс.

 

"PipeINEER ще революционизира начина, по който инспектираме и поддържаме ускорителя. Той бележи важна стъпка напред в подсигуряването на гладкото протичане на нашите експерименти", допълва д-р Джузепе Брельоци, ръководител на секцията за работа с лъчев вакуум в CERN.

 

Голямо предизвикателство, малко решение

 

В километричния подземен тунел на колайдера, който е разположен в близост до Женева на френско-швейцарската граница, субатомните частици се ускоряват почти до скоростта на светлината, за да помогнат на учените да разберат фундаменталната природа на Вселената. Големият адронен колайдер е от ключова важност за значими научни открития, включително идентифицирането на бозона на Хигс, припомнят от CERN.

 

За да поддържа стабилност при разширяването и свиването на материалите, причинени от топлинните цикли и суровите експлоатационни условия, ускорителят разполага с около 2000 plug-in модула с различни компоненти. Сред тях са радиочестотни елементи, който правят електрически контакт. С течение на времето те стават податливи на леко огъване, а дори малки деформации могат да създадат препятствия вътре в лъча, да причинят забавяния и да попречат на експериментите, поясняват от UKAEA.

 

Центърът за роботика RACE носи славата на специалист в проектирането на роботи именно за опасни, трудни и дори невъзможни за достигане от хората локации, включително съоръжения за термоядрен синтез, ядрени реактори и космически структури.

 

 

За разлика от съществуващи системи за инспекция за дълги тръбопроводи, "робомишката" с изкуствен интелект PipeINEER може да навигира автономно и безпроблемно из лъчевите линии с диаметър едва няколко сантиметра до 6 часа с едно зареждане на батерията. Преходът й се равнява на дължината на около 60 футболни игрища, сравняват от UKAEA. Роботът разполага с камера, чрез която заснема детайлни изображения на plug-in модулите на колайдера по пътя си.

 

За целта той разполага със сложен AI модел, специално обучен чрез реален снимков материал от Големия адронен ускорител. Така робомишката може прецизно да открива всякакви аномалии. Тя е снабдена с енергийноефективни системи и множество функции за сигурност, които осъществяват непрекъснат мониторинг на работата и състоянието й по време на дългите инспекции.

 

Робомишката пести време и средства на екипите по поддръжката

 

Ако роботът регистрира проблем, той се връща в стартовата точка и докладва точното му местоположение. Този целенасочен подход позволява на инженерите да адресират специфични секции от 27-километровия колайдер при наличието на отклонения. Нещо повече, така на техническите екипи не им се налага да разглобяват големи секции от тръбопроводите, търсейки причината с конвенционален ръчен ендоскоп – процес, който е изключително времеемък и скъп, разказват от UKAEA и CERN.

 

На база успешния дизайн консорциумът създава цяла флотилия от AI робомишки, които все още са във фаза на разработка и усъвършенстване, като предстои ефективността им да бъде тествана при пробези от 60 km по-късно тази година. След окончателното валидиране на модела PipeINEER, в края на 2026 г. се очаква да бъдат произведени и първите напълно функционални единици, за работа с който операторите на CERN ще започнат да се обучават в началото на следващата година.

 

Вижте повече във видеото:

 

 

Източник: UKAEA, GOV.UK

Ключови думи: UKAEA   CERN   ЦЕРН   Голям адронен колайдер   ускорител на частици   PipeINEER   автономен робот   изкуствен интелект   AI   инспекция   поддръжка  

Област: Роботика