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Una svolta epocale nel campo della manutenzione dei reattori a fusione è stata realizzata in Cina, grazie allo sviluppo di braccia robotiche dotate di Intelligenza Artificiale (AI). Questo avanzamento, avvenuto presso gli Hefei Institutes of Physical Science, promette di rivoluzionare il modo in cui vengono gestite le operazioni complesse all'interno di questi reattori, con un'accuratezza sorprendente di 0,1 millimetri. Si tratta di un traguardo significativo, che interviene in un settore dove la precisione è fondamentale e l'intervento umano spesso limitato o impossibile a causa delle condizioni estreme.
Il cuore di questo sistema robotico all'avanguardia è un sofisticato sistema di apprendimento profondo, basato sul Deep Reinforcement Learning (DRL). Questo approccio innovativo consente al robot di coordinare la vista e il movimento in modo simile a come una mano umana viene guidata dallo sguardo. L'AI integra i dati provenienti da una videocamera bidimensionale standard e da un sensore di forza e coppia, permettendo così di posizionare con estrema precisione anche i componenti metallici più piccoli, anche in ambienti ostili come l'interno di un reattore, dove le radiazioni e le superfici riflettenti possono compromettere l'efficacia dei sensori tridimensionali tradizionali.
Una delle sfide più ardue nella manutenzione meccanica è rappresentata dal cosiddetto "peg-in-hole", ovvero l'inserimento perfetto di un elemento in un alloggiamento. Questa operazione, che richiede grande sensibilità e precisione, finora era possibile solo con il controllo diretto da parte di operatori umani altamente qualificati. Il sistema robotico cinese, grazie all'AI, è in grado di superare questa difficoltà, aprendo nuove prospettive per l'automazione di processi complessi.
L'impatto di questa innovazione potrebbe essere significativo. Nei reattori sperimentali, come il JET europeo, le attività di manutenzione richiedono tempi lunghissimi e risorse considerevoli. Un singolo intervento di sostituzione, ad esempio, può richiedere anche un anno di lavoro. L'automazione di queste operazioni, grazie ai robot con AI, potrebbe ridurre drasticamente i tempi di fermo impianto e avvicinare la fusione nucleare alla sua reale fattibilità economica, rendendola una fonte di energia più accessibile e sostenibile.
Per rendere possibile tutto ciò, il team di ricerca cinese ha sviluppato una nuova architettura meccanica per il robot. Un elemento chiave è un giunto inedito, privo dell'ingranaggio solare tipico delle trasmissioni planetarie. Questo giunto è in grado di fornire una coppia elevatissima, fino a 139 kilonewton metro, con una precisione di controllo micrometrica. Ciò consente al braccio robotico di sollevare e manovrare strutture metalliche di grandi dimensioni, mantenendo al contempo la sensibilità necessaria per operare in spazi ristretti e altamente specializzati.
Ma la potenza meccanica non è sufficiente senza una percezione accurata dell'ambiente circostante. Per questo motivo, i ricercatori hanno sviluppato un modello chiamato TCIPS, basato su architettura Transformer. Questo modello è in grado di elaborare le nuvole di punti 3D e "riconoscere" le geometrie dell'ambiente, come superfici, cilindri e curve, evitando collisioni e localizzando con precisione le aree di intervento. In pratica, il robot è in grado di "vedere" e comprendere il proprio spazio operativo, consentendogli di muoversi e operare in modo sicuro ed efficiente.
Lo sviluppo di questi robot con AI rappresenta un passo avanti significativo verso la realizzazione della fusione nucleare come fonte di energia pulita e sostenibile. La capacità di automatizzare e rendere più efficienti le operazioni di manutenzione nei reattori è fondamentale per ridurre i costi e i tempi di fermo impianto, accelerando il processo di sviluppo e commercializzazione di questa tecnologia promettente. La Cina, con questo avanzamento, si conferma un leader nel campo della ricerca e sviluppo nel settore dell'energia da fusione.
