科学进步绝不是自动的。通往新发现的道路不是一条直线。但是，尽管实现核能突破的途径可能是曲折的，但自动化解决方案可以提高研究过程的效率并更快地实现创新。

例如，爱达荷国家实验室核研究设施工程师KamrynnSchiller设计了一个机器人系统，以支持INL辐照材料表征实验室(IMCL)的辐照后检查工作。

IMCL拥有一系列令人印象深刻的高度复杂的分析仪器，其功能范围从透射电子显微镜到原子探针断层扫描。研究人员利用其能力在微观结构层面检查辐照材料(例如核燃料样品或其保护性包壳)，以找出它们以特定方式对辐照作出反应的原因。这项工作产生的数据对于正在进行的开发先进核燃料和反应堆材料的努力至关重要。

机械臂根据样本属性和正在执行的检查类型自动将样本定位在热室内。该工具是在称为UR3e的现成平台上开发的。该臂可举起3公斤，并且已开发用于处理手套箱内的样品，以进行热物理性质测量。到目前为止，大多数手套箱和热室工作都是使用机械手进行的——手动控制的机械爪，可能需要几个月的训练，而且使用起来有些麻烦。

“我们首先必须确定机器人是否能够完成我们计划的工作，因此我们用吸管和盐测试了它的能力，看看它是否可以处理颗粒状样品，”席勒说。“我们从基本动作开始，并从那里扩展了曲目，使用更专业的工具和更精确的编程来检索标本。”她补充说，机器人可以自主操作，也可以由研究人员手动控制。

机械臂根据样本属性和正在执行的检查类型自动将样本定位在热室内。图片来源：爱达荷国家实验室

Schiller是一名相对较新的员工，于2020年底加入INL。她毕业于塔尔顿州立大学，获得机械工程学士学位，目前正在德克萨斯理工大学攻读机械工程硕士学位。

“我认为这个职位发布听起来很有趣，并想在我的驾驶室之外接受一个有趣的挑战，”席勒说。“我之前没有核科学方面的经验，但我真的很喜欢支持这种研究的想法。”

为了配置机器人，席勒利用一系列运动学方程来确定它是如何移动的，无论是沿着直线、沿着阻力最小的路径还是通过弧形运动。她对一系列航路点进行了编程，以允许机器人执行特定功能，进一步定制系统以适应一系列样本类型。

“开发这个工具的挑战之一是机器人将要处理什么的不确定性，所以我在构建程序时试图考虑各种各样的潜在样本，”席勒说。“肯定有一个学习曲线来弄清楚如何对工具进行编程，因为我以前从未使用过这种机器人，但最终我能够开发出一种非常适合多种应用的灵活、动态的工具。”

该工具在IMCL的研究中发挥着重要作用，并有助于为自动化能力奠定基础，这将成为样本制备实验室(SPL)的运营基石，该实验室正在建设中，计划于2025年开始研究活动。SPL将显着扩大INL的辐照后检查能力，作为包壳和结构部件等非燃料材料的专用设施。完成后，它将严重依赖席勒开发的机器人系统。

“从IMCL机器人的设计中吸取的经验教训对于SPL机器人技术的持续发展是必不可少的，”席勒说。“在INL工作是一个激动人心的时刻，我很感激有机会为如此重要的研究做出贡献。”