Il s’agit d’un projet pluriannuel visant à améliorer la sécurité des travailleurs dans les zones à forte radiation, tout en faisant progresser le domaine du démantèlement des sites nucléaires. Il s’agit d’un bras robotisé selon six degrés de liberté, capable d’obtenir les données radiologiques nécessaires à partir de sites auxquels les travailleurs ne peuvent pas accéder (ou auxquels ils ne peuvent accéder en toute sécurité). Ce manipulateur, appelé « manipulateur modulaire portable de haute précision » (ou simplement « manipulateur portable »), a été conçu par la nouvelle division de développement d’équipements électromécaniques (EMED) des Laboratoires nucléaires canadiens (LNC). L’équipe du projet a d’abord été dirigée par Scott Read, directeur par intérim, pendant les trois premières années du projet, puis, plus récemment, par Guy Leblond, technologue principal en logiciels et instrumentation chez EMED. Elle est maintenant prête à construire et à tester un prototype à grande échelle de cette technologie déployable sur le terrain.
Au cours de l’année dernière, le projet financé par le plan de travail fédéral en matière de sciences et de technologie nucléaires (FNST) d’Énergie atomique du Canada limitée est passé du stade de concept à celui de construction. L’équipe a constamment affiné la conception en construisant et en testant des prototypes pour les aspects clés de la conception et en recueillant les commentaires d’autres équipes des LNC qui pourraient déployer le manipulateur portable dans leur travail. Elle a également achevé la conception détaillée des sous-systèmes électromécaniques et réalisé des progrès importants sur le système de commande du manipulateur. Une partie de ce travail comprend la conception et le développement du « mini-bras », une version simplifiée et réduite du manipulateur portable, qui sert principalement à tester les développements apportés au système de commande.
L’un des défis les plus importants auxquels l’équipe a fait face cette année a été d’obtenir le mouvement et la précision souhaités de l’effecteur terminal ou de l’outil fixé à l’extrémité du bras robotisé. Le manipulateur portable est équipé de moteurs électriques qui entraînent le mouvement des articulations robotisées. Ces moteurs doivent être commandés simultanément afin de positionner l’effecteur terminal de façon à ce qu’il fonctionne efficacement. Il ne s’agit pas d’une mince affaire, étant donné que le système de commande est composé de plusieurs logiciels qui doivent fonctionner ensemble afin d’assurer un mouvement fluide et en temps réel du ou des effecteurs terminaux.
Pour vous donner un aperçu des fonctionnalités du manipulateur, sachez que sept effecteurs terminaux personnalisés ont été développés : une pince robotisée standard modifiée pour des tâches générales nécessitant de la dextérité, trois outils de mesure des rayonnements pour mesurer les rayonnements bêta et gamma et collecter des données de spectroscopie gamma, un outil de prélèvement de contamination pour évaluer les risques de contamination libre, ainsi que des effecteurs terminaux modifiés pour une perceuse et une scie oscillante pour prélever des échantillons de matériaux.
L’équipe a également réalisé des progrès importants dans l’intégration du matériel mécanique et électrique, des capteurs et des logiciels standard et personnalisés. Étant donné que le manipulateur portable doit être commandé à distance, en l’absence de visibilité directe de la part de l’opérateur, le retour d’information sur la position du manipulateur portable est entièrement assuré par des capteurs de position, des caméras embarquées, l’utilisation d’un jumeau numérique et un retour haptique numérique. C’est dans ce contexte que le mini-bras a été pleinement exploité pour démontrer le mouvement coordonné des six degrés de liberté, la coordination en temps réel du mini-bras et du jumeau numérique, le mouvement du mini-bras à travers des trajectoires préprogrammées et le contrôle en temps réel du mini-bras à l’aide d’un dispositif de retour haptique.
Alors, quelle est la prochaine étape? Tandis que le projet entre dans sa dernière année dans le cadre de l’allocation de financement actuelle du FNST, tous les efforts se concentrent sur la construction et l’essai d’un prototype à grande échelle. Ce prototype à l’échelle de 1:1 sera assemblé aux Laboratoires de Chalk River, où l’équipe pourra affiner encore davantage sa conception et faire la démonstration de son système. L’un des grands avantages de ce système est sa flexibilité, qui peut se traduire par un déploiement plus rapide des outils sur le terrain.
« Le manipulateur portable innove dans le domaine du démantèlement », déclare M. Read. « Au lieu de concevoir une suite complète d’outils à distance sur mesure pour une nouvelle application, nous pouvons potentiellement concevoir un effecteur terminal simple pour répondre à cette application spécifique. Le principal avantage réside ici dans l’amélioration du calendrier, car la conception d’un effecteur terminal sur mesure nécessite beaucoup moins d’efforts que la conception d’un bras articulé entièrement personnalisé. »
Le manipulateur portable est capable d’acquérir des données de caractérisation avec un minimum de modifications à apporter à une installation. Il peut être assemblé et déployé à travers un perçage de six pouces de diamètre dans les murs ou le plafond environnants, offrant aux équipes un bras robotisé à six degrés de liberté dans un environnement à haut risque, tandis que le travailleur le commande à distance depuis une zone à faible risque. Un deuxième perçage permet le déploiement de l’élévateur d’outils, qui sert à acheminer les effecteurs terminaux personnalisés vers la zone à haut risque où le manipulateur portable peut les récupérer et passer à l’étape suivante du travail.
Apprenez-en davantage sur le manipulateur portable depuis sa première présentation chez les LNC; consultez L’espace pourrait-il être l’ultime domaine d’application de ce nouveau manipulateur robotique? – Canadian Nuclear Laboratories
