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行業新聞

我首款核用應急機器人 管他叫“爸爸”(圖)

來源: 廣東中盾警用裝備有限公司 發布時間:2017-09-02 10:08 點擊數:

    做到極致,這是馮常反復提到的?!皺C器人要承擔在核環境下應急的特殊任務,這決定了它必須萬無一失,每個環節都要做到最好?!?/span>

    核電站反應堆水池、乏燃料水池等強輻射環境,不僅是人類的禁區,也令工業機器人“卻步”。

    在中科院成都光電技術研究所,住著一群不怕強輻射的機器人,它們的“爸爸”是該研究所高級工程師馮常。

    高懸的機械手臂、圓圓的攝像鏡頭,大的狀如一輛坦克有100多公斤,小的形如幾只捆綁在一起的炮彈僅有十多公斤……這幾組機器人看似其貌不揚,卻有著特殊的本領。它們能在人類生命禁區的超強輻射環境下偵查救援,猶如“特種部隊”,是我國自主研發的耐核輻射機器人。

    “機器人最高可承受65攝氏度高溫、抵御每小時10000西弗核輻射?!瘪T常說,它能在核輻射區“出生入死”。

    做到極致,這是馮常反復提到的?!斑@(機器人)并非是用耐輻射材料‘堆砌’而成。機器人要承擔在核環境下應急的特殊任務,這決定了它必須萬無一失,每個環節都要做到最好?!?/span>

    “能不能自己搞出來?”

    1996年是馮常與機器人邂逅的起點。那一年,24歲的他走出了母校重慶大學的校門,進入了中科院成都光電技術研究所。

    入職后,馮常接手的第一個“孩子”是——水下核用機器人,人稱“水下坦克”。彼時,馮常所在團隊與國內核電站合作,先后自主研制出20余種該類核用機器人。

    喜悅并沒有停留太久。研制“水下坦克”時,有個問題讓馮常很糾結。當時,我國核工程領域大量設備被國外壟斷并依賴進口,其中也包括核用機器人的“眼睛”——耐輻射成像系統。

    在輻射區,這套系統可傳輸現場畫面,便于后臺人員指揮機器人完成檢測設備、收集數據等任務。

    “過去,這項技術在我國一直是空白?!瘪T?;貞浄Q,那時因涉及到核領域,進口耐輻射攝像機不僅要受到對方嚴格審查,而且產品供貨周期長、后期維護也相當困難。

    2006年,在一次工作討論中,有人提出“能不能自己搞出來?”

    這句話“打中”了馮常。

    說干就干。結合光電所已有優勢,他組織人手很快投入研發。以耐輻射機理為主要研究對象,馮常團隊圍繞耐輻射電路系統設計、光學材料制備工藝、器件篩選等課題深入研究。2010年,該團隊自主研制出國內首套高耐輻射照攝像系統,填補了國內在這一領域的空白。

    此后,馮常團隊不斷升級高耐輻射照攝像系統的技術水平。國內首套核電應急機器人所使用的高耐輻射攝像機,也是出自馮常團隊,該攝像系統的耐輻射劑量率指標達到國際先進水平。

    每項功能都要對應需求

    時間推到2014年,馮常團隊承擔了核電應急機器人項目。

    這是一個從零開始的研發項目。那時的馮常經常問自己“它該長什么樣?”

    “我們沒有借鑒和參考,只有概念。甚至連做什么產品、長什么樣子,事先都沒有參考范例?!瘪T常說。

    同時,對馮常來說,研發產品的難點不是突破某項指標或技術,而是要弄清楚需求是什么?!斑@是一次與國家核安全需求緊密結合的攻關,而不是紙上談兵?!?/span>

    在實際操作中,大到耐輻射材料的選擇、功能區的設置、設計電路的分布、傳感器的加固等問題,小到機器人“身高”“體重”能否適應需求,團隊都要考慮到?!斑@些‘細枝末節’都是需求?!瘪T常說。

    找到了需求,也就找到了方向。以機器人搭載的水下照明系統為例,馮常說,最早研制它是為滿足燃料組件測量機器人的需求。

    “在超高輻射環境,這種機器人要近距離觀測燃料組件,進行核燃料外觀及尺寸的準確監測。那么,照明設備就必須滿足高亮度、高均勻性、高耐輻射、防爆性的要求,并且對光源材料也有特殊的限制?!瘪T常說。

    最終,該團隊用一年時間完成了核用水下特種照明系統的系列化產品研發,同時也填補了該領域的國內空白。

    “只有掌握了用戶對設備的需求,研發才能有的放矢?!瘪T常說,在產品研發過程中,團隊甚至直接派科研人員到核電站長期駐扎,了解現場工作環境,以使設備能夠快速滿足現場的工作要求。

    可靠性不到100%就是失敗

    機器人,并非新鮮事物。目前,各種功能的機器人正廣泛用于制造業、工程施工等各領域。

    核環境條件下的應急機器人僅靠增加防護性、采取耐輻射材料,就能“拼湊”完成嗎?在馮??磥?,這肯定不是。

    按照傳統的科研步驟,在確定機器人的各類指標和參數后,科研人員開始“閉門造車”:圍繞目標攻關,最后交付產品、“圓滿”完成任務。

    但研發核用機器人卻不能完全照搬這一路線,可靠性要求增加了科研難度?!霸诤穗娺@個特殊領域,機器人的可靠性必須達到100%而不是99.9%?!?/span>

    在研發初期,由于沒有足夠重視可靠性,他的團隊曾走了彎路。

    他說,一次人為操作失誤導致機器人“罷工”,一次傳感器失效導致數據偏差,一次設備沖突造成某個功能暫停。這些都不是現場所能接受的?!耙坏┌l生緊急情況,它頂不上去、不能發揮作用,或許就會產生嚴重后果?!瘪T常說。

    機器人連續性能測試,被稱為“拷機”,是最為嚴格的一項可靠性測試。

    進行該試驗前,為防止人為操作失誤產生的系統故障,團隊找來從未參與過項目的人,對機器人后臺操作系統進行“胡亂按鍵”式的“破壞性操作”。為測試機器人在各種條件狀況下能否保持性能,它會被拉上卡車在野外“顛簸”幾小時,或者“享受”風吹日曬幾天后,又立即開展工作性能測試。

    “試驗過程中設備出現任何問題,都必須解決。對我們來說,問題沒有大小之分?!瘪T常說,從研發到交付產品的上千個環節,每個環節團隊都力求做到極致。

    馮常不會止步于此。

    未來,他計劃在原有技術研發基礎上,進一步在核工程應急、反恐安防機器人領域開展模塊化、小型化技術的研究。同時,他計劃展開水下3D掃描、伽馬射線成像以及核燃料后處理系列設備等研究工作。

    人物檔案

    馮常,四川省成都市人,生于1972年7月,系中國科學院光電技術研究所微電子裝備總體研究室副主任、高級工程師;長期從事特種機器人技術、特種光電檢測技術、耐輻射視頻成像技術及水下機器視覺技術研究。

    記者手記

    他說話幽默、反應敏銳。黝黑的臉上,帶著青年科學家特有的微笑,這是馮常給我留下的第一印象。

    幾個小時的采訪下來,這位機器人“爸爸”對工作的投入深深地感染了我。

    應急機器人是一項從零起步的研究,“摸著石頭過河”成為馮常工作的常態。而這份摸索的動力,正源自他對事業的熱愛。

    單位里流傳著不少馮常的“故事”。周末加班時,不少科研人員把孩子帶到所里,馮常干脆讓孩子們測試機器人的耐久性。他說,因為“他們是最調皮的”。

    在家休息時,馮常只要一聽到電視播放有關機器人的新聞,會立馬奔到電視機前?!熬褪翘貏e感興趣?!彼┖┑卣f。


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