Dual-Arm Telerobotic Platform for Robotic Hotbox Operations for Nuclear Waste Disposition in EM Sites

📄 arXiv: 2411.13994v1 📥 PDF

作者: Joong-Ku Lee, Young Soo Park

分类: cs.RO

发布日期: 2024-11-21

备注: This paper was submitted to Waste Management Symposia 2024 (WM2024)

💡 一句话要点

提出一种双臂遥操作机器人平台，用于核废料处理中的热室操作。

🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)

关键词: 双臂机器人 遥操作 核废料处理 热室操作 远程控制

📋 核心要点

  1. 现有核废料处理任务面临高危环境和操作复杂性挑战，需要安全高效的远程操作方案。
  2. 论文提出双臂遥操作机器人平台，结合远程机器人和遥操作员站，实现精确操作和实时控制。
  3. 测试结果表明，该系统能够有效执行核废料处理任务，具备在实际EM场址应用的潜力。

📝 摘要（中文）

本文介绍了一种双臂遥操作机器人平台，旨在高效、安全地执行EM场址核废料处理中的热室操作。该系统由远程机器人手臂平台和遥操作员站组成，两者都集成了用于控制整个系统的软件架构。远程平台的双臂配置增强了在复杂和危险环境中的多功能性和任务性能，确保了精确的操作和对核废料材料的有效处理。遥操作员站的集成使人类遥操作员能够实时远程控制整个系统，从而增强了决策能力、情境感知和灵活性。控制软件在我们的系统中起着至关重要的作用，为遥操作员提供了一个强大而直观的界面。测试操作结果证明了该系统在作为核废料处理的远程热箱方面的有效性，展示了其在实际EM场址中的潜在适用性。

🔬 方法详解

问题定义：论文旨在解决核废料处理过程中，人工操作面临的高风险和低效率问题。现有方法通常依赖于单臂机器人或传统遥操作设备，在复杂环境下的操作灵活性和效率受限，且操作员的决策能力和情境感知难以充分发挥。

核心思路：论文的核心思路是构建一个双臂遥操作机器人平台，通过双臂协同操作提高任务的灵活性和效率，同时利用遥操作员站增强操作员的决策能力和情境感知，实现安全高效的核废料处理。

技术框架：该系统由三个主要部分组成：1) 远程机器人手臂平台，配备双臂机械手，用于执行实际的核废料处理任务；2) 遥操作员站，提供操作员界面和控制系统，实现对远程机器人的实时控制和监控；3) 控制软件，负责协调远程机器人和遥操作员站之间的通信和控制，提供直观的操作界面和安全保障。

关键创新：该系统的关键创新在于双臂协同操作和遥操作员站的集成。双臂协同操作提高了任务的灵活性和效率，能够处理更复杂的任务。遥操作员站的集成增强了操作员的决策能力和情境感知，使其能够更好地应对突发情况。

关键设计：控制软件采用模块化设计，包括运动控制模块、视觉反馈模块、安全监控模块等。运动控制模块负责将操作员的指令转换为机器人的运动轨迹。视觉反馈模块提供远程环境的实时图像，帮助操作员进行决策。安全监控模块负责监控系统的运行状态，防止发生意外。

📊 实验亮点

测试操作结果表明，该双臂遥操作机器人平台能够有效执行核废料处理任务，验证了其在远程热箱操作中的可行性。虽然论文中没有提供具体的性能数据和对比基线，但强调了该系统在提高操作灵活性、效率和安全性方面的潜力，为实际EM场址的应用奠定了基础。

🎯 应用场景

该研究成果可应用于核废料处理、危险品处理、深海作业、太空探索等高危或复杂环境下的远程操作任务。通过提高操作效率和安全性，降低人员风险，具有重要的实际应用价值和广阔的应用前景。未来可进一步研究自主操作和智能辅助功能，提升系统的智能化水平。

📄 摘要（原文）

This paper introduces a dual-arm telerobotic platform designed to efficiently and safely execute hot cell operations for nuclear waste disposition at EM sites. The proposed system consists of a remote robot arm platform and a teleoperator station, both integrated with a software architecture to control the entire system. The dual-arm configuration of the remote platform enhances versatility and task performance in complex and hazardous environments, ensuring precise manipulation and effective handling of nuclear waste materials. The integration of a teleoperator station enables human teleoperator to remotely control the entire system real-time, enhancing decision-making capabilities, situational awareness, and dexterity. The control software plays a crucial role in our system, providing a robust and intuitive interface for the teleoperator. Test operation results demonstrate the system's effectiveness in operating as a remote hotbox for nuclear waste disposition, showcasing its potential applicability in real EM sites.