Treffen Sie „PipeINEER“ – die KI-trainierten Roboter-Mäuse, die im Large Hadron Collider umherflitzen

Ein neuer Roboter, der von britischen und europäischen Forschern entwickelt wurde, soll dieses Problem lösen, indem er durch die internen Rohrleitungen des Beschleunigers reist und Fehler identifiziert, bevor sie die wissenschaftliche Arbeit zum Stillstand bringen, berichtet GOV.UK.

Im Inneren des Beschleunigers

Der Large Hadron Collider (LHC), der sich nahe Genf an der französisch-schweizerischen Grenze befindet, beschleunigt Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit, um die grundlegende Struktur des Universums zu untersuchen. Die Anlage spielte eine entscheidende Rolle bei bedeutenden Entdeckungen, darunter dem Higgs-Boson.

Im Inneren des Beschleunigers bewegen sich Teilchen durch lange Strahlrohre, die unter Ultrahochvakuum und bei Temperaturen von etwa −271 °C betrieben werden. Diese extremen Bedingungen machen routinemäßige Inspektionen äußerst schwierig.

Laut GOV.UK enthält der Beschleuniger etwa 2.000 steckbare Module, die dafür ausgelegt sind, Ausdehnung und Kontraktion durch extreme Temperaturänderungen auszugleichen. Einige interne Kontaktkomponenten — sogenannte RF-Finger — können sich nach wiederholten Heiz- und Kühlzyklen im Beschleuniger allmählich verformen.

Selbst geringfügige Verformungen können die Strahlleitung teilweise blockieren und Experimente beeinträchtigen, was möglicherweise zu erheblichen Verzögerungen und kostspieligen Wartungsarbeiten führt.

Robotische Lösung

Um dieses Problem anzugehen, ging CERN eine Partnerschaft mit dem Robotikzentrum RACE (Remote Applications in Challenging Environments) der UK Atomic Energy Authority ein, das sich auf Maschinen spezialisiert hat, die für gefährliche oder schwer zugängliche Orte gebaut werden.

Die Teams entwickelten PipeINEER, einen kompakten autonomen Roboter, der dafür ausgelegt ist, sich durch die engen Strahlrohre zu bewegen.

Laut GOV.UK ist der Roboter etwa 20 Zentimeter lang und kann durch Öffnungen von nur 3,7 × 3,7 Zentimetern passieren. Während einer einzelnen Mission kann er mit Batteriestrom bis zu sechs Kilometer zurücklegen und dabei Bilder von internen Komponenten aufnehmen.

Die Maschine analysiert diese Bilder mithilfe künstlicher Intelligenz, die mit realen LHC-Inspektionsdaten trainiert wurde. Wenn das System einen möglichen Fehler identifiziert, kehrt der Roboter zu seinem Ausgangspunkt zurück und liefert den Ingenieuren den genauen Standort, sodass Reparaturen präzise dort durchgeführt werden können, wo sie erforderlich sind.

Anerkennung für die Zusammenarbeit

Das Projekt erhielt auch Anerkennung aus der Industrie. Laut GOV.UK wurden die UK Atomic Energy Authority und CERN bei den The Engineer’s Collaborate to Innovate Awards für ihre gemeinsame Arbeit an PipeINEER mit „Highly Commended“ ausgezeichnet.

Nick Sykes, Direktor von RACE, UKAEA, sagte:

„Diese Auszeichnung unterstreicht die Stärke internationaler Zusammenarbeit und bringt UKAEA und CERN zusammen mit der breiteren globalen wissenschaftlichen Gemeinschaft zusammen.

Wir sind stolz darauf, unsere Robotik-Expertise aus der Fusionsenergie einzusetzen, um die weltweit führenden Experimente von CERN zu unterstützen. Durch die Kombination unserer Erfahrung im Bereich Fernhantierung mit der wissenschaftlichen Exzellenz von CERN tragen wir dazu bei, dass der Large Hadron Collider auch in den kommenden Jahren sicher und effizient betrieben werden kann.“

Dr. Giuseppe Bregliozzi, Leiter der Sektion Beam Vacuum Operation bei CERN, sagte:

„PipeINEER wird die Art und Weise verändern, wie wir den LHC inspizieren und warten. Es ist ein großer Schritt nach vorn, um sicherzustellen, dass unsere Experimente reibungslos laufen.“

Laut GOV.UK befinden sich die Roboter noch in der Entwicklung und werden später im Jahr 2026 Tests mit etwa 60 Kilometern Betriebsstrecke durchlaufen. Die endgültigen Einheiten sollen noch im selben Jahr hergestellt werden, während die Schulung der CERN-Betreiber Anfang 2027 beginnen soll.

Quellen: GOV.UK