A cura di Hanieh Ghassabian G.
Per operare all’interno della camera da vuoto della macchina RFX-mod2, un team di ricercatori ha sviluppato robot sofisticati che accoppiati a simulazioni in realtà virtuale, permettono agli operatori di controllare e intervenire da remoto con precisione e sicurezza.
RFX-mod2 è una infrastruttura di ricerca italiana ad alta priorità strategica dedicata allo studio della fisica e del confinamento magnetico del plasma, utilizzando la configurazione chiamata Reversed Field Pinch (RFP). La macchina RFX-mod2, sviluppata come evoluzione della precedente RFX-mod, è un dispositivo toroidale, cioè a forma di ciambella, progettato per confinare il plasma tramite campi magnetici.
RFX-mod2 rappresenta un dispositivo avanzato nel campo della ricerca sulla fusione nucleare, costruita per migliorare la comprensione delle dinamiche del plasma e per testare nuove tecnologie di controllo e confinamento, con l’obiettivo di contribuire allo sviluppo di fonti di energia pulita e sostenibile.
La macchina RFX-mod2 richiede una manutenzione molto specifica all’interno della camera da vuoto alla quale si accede attraverso aperture di soli 150 millimetri di diametro; l’intervento umano diretto è impossibile. È qui che entra in gioco, la collaborazione con un team di ricercatori dell’Università di Napoli Federico II, capeggiato dal professor Giuseppe Di Gironimo, per lo sviluppo di un robot manipolatore innovativo, nell’ambito del progetto Nefertari.
Test del robot manipolare
“Il cuore dell’innovazione è un braccio robotico manipolatore in grado di essere inserito nelle strette aperture della camera da vuoto e di eseguire operazioni delicate come la presa e la sostituzione delle tegole di grafite, il rivestimento della parete interna più vicina al plasma” spiega il Dott. Michele Fadone, ricercatore e responsabile dell’attività presso il Consorzio RFX di Padova.
Già negli anni ’90 era stato realizzato un braccio robotico per questo compito nella prima macchina RFX, ma con il tempo sono emersi limiti tecnologici nella sua mobilità e manutenzione. Ecco perché, è stato realizzato un nuovo braccio robotico più avanzato, dotato di un grado di libertà maggiore, che consente di raggiungere la stessa posizione con più configurazioni diverse, aumentando così in precisione e flessibilità.
Poiché è impossibile installare direttamente telecamere all’interno della camera da vuoto a causa dell’oscurità e delle dimensioni ridotte, il team ha sviluppato un gemello digitale del robot. “Grazie ad un software di realtà virtuale, spiega il prof. Giuseppe Di Gironimo, un operatore può indossare un casco VR e vedere in tempo reale cosa fa il robot nel cuore della macchina, come se aprisse una “finestra virtuale” verso l’interno.”
Questo approccio non solo migliora il controllo e la sicurezza, ma facilita anche l’addestramento degli operatori in una struttura dedicata, replicando il robot e la macchina.
Il nuovo robot manipolatore è anche più compatto, grazie all’utilizzo di motori più piccoli integrati direttamente sugli assi verticali, eliminando ingranaggi ingombranti e cablaggi esterni, caratteristici degli anni ‘90. I cablaggi, infatti, sono stati integrati all’interno dei componenti del braccio, migliorando la flessibilità e riducendo i guasti.
“Per afferrare le tegole di grafite, il robot utilizza un gripper intelligente con dita mobili che agganciano l’elemento”, ci spiega il prof. Di Gironimo, “il rilascio avviene mediante una “chiavetta” che richiede una rotazione di 90 gradi e una forza di compressione di 150 Newton, per assicurare un fissaggio stabile.”
Dopo aver afferrato la tegola, il braccio robotico la passa a un secondo robot, dal team soprannominato “robot pizzaiolo”, che viene posizionato su un’altra apertura della camera. Questo secondo robot ha il compito di trasportare o posizionare la tegola fuori dalla macchina per la manutenzione o l’ispezione.
L’operazione dei due robot è coordinata e può essere eseguita in parallelo grazie alla pianificazione delle traiettorie, ma in caso di piccoli disallineamenti o imprevisti l’operatore interviene in teleoperazione con un dispositivo aptico, che fornisce un feedback tattile per sentirne la pressione, migliorando così il controllo e la sicurezza.
Il progetto rappresenta un significativo avanzamento nell’uso della robotica per la manutenzione di precisione in macchine complesse, aprendo la strada a interventi più sicuri ed efficienti in ambienti estremi. La combinazione di meccanica avanzata, simulazione digitale e controllo remoto in realtà virtuale costituisce un modello da cui potranno derivare sviluppi futuri in numerosi settori industriali e scientifici.