我首款核用應急機器人 管他叫“爸爸”

  來源:科技日報盛 利2017-09-04
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核心提示:做到極致,,這是馮常反復提到的,。“機器人要承擔在核環(huán)境下應急的特殊任務,,這決定了它必須萬無一失,,每個環(huán)節(jié)都要做到最好?!?i class="quot">
       

  受訪者供圖

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

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

  在中科院成都光電技術(shù)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(qū)的超強輻射環(huán)境下偵查救援,猶如“特種部隊”,,是我國自主研發(fā)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(qū)“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(huán)境下應急的特殊任務,,這決定了它必須萬無一失,每個環(huán)節(jié)都要做到最好,?!?

“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(shù)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(nèi)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(jié),。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(tǒng),。

在輻射區(qū),,這套系統(tǒng)可傳輸現(xiàn)場畫面,,便于后臺人員指揮機器人完成檢測設備,、收集數(shù)據(jù)等任務。

“過去,,這項技術(shù)在我國一直是空白,。”馮?;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(chǎn)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(jié)合光電所已有優(yōu)勢,,他組織人手很快投入研發(fā)。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(tǒng)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(nèi)首套高耐輻射照攝像系統(tǒng),填補了國內(nèi)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(tǒng)的技術(shù)水平。國內(nèi)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(tǒng)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(fā)項目。那時的馮常經(jīng)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(chǎn)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(fā)產(chǎn)品的難點不是突破某項指標或技術(shù),,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(jié)合的攻關,,而不是紙上談兵?!?

在實際操作中,,大到耐輻射材料的選擇、功能區(qū)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(jié)’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(tǒng)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(huán)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(jiān)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(tǒng)的系列化產(chǎn)品研發(fā),,同時也填補了該領域的國內(nèi)空白。

“只有掌握了用戶對設備的需求,,研發(fā)才能有的放矢,。”馮常說,,在產(chǎn)品研發(fā)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(xiàn)場工作環(huán)境,,以使設備能夠快速滿足現(xiàn)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(yè),、工程施工等各領域,。

核環(huán)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??磥恚@肯定不是,。

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

但研發(fā)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,。“在核電這個特殊領域,,機器人的可靠性必須達到100%而不是99.9%,。”

在研發(fā)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(shù)據(jù)偏差,一次設備沖突造成某個功能暫停,。這些都不是現(xiàn)場所能接受的,。“一旦發(fā)生緊急情況,,它頂不上去,、不能發(fā)揮作用,或許就會產(chǎn)生嚴重后果,?!瘪T常說。

機器人連續(xù)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(chǎn)生的系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)任何問題,,都必須解決。對我們來說,,問題沒有大小之分,。”馮常說,,從研發(fā)到交付產(chǎn)品的上千個環(huán)節(jié),,每個環(huán)節(jié)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(shù)研發(fā)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(shù)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(shù)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(shù)、特種光電檢測技術(shù),、耐輻射視頻成像技術(shù)及水下機器視覺技術(shù)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(tài),。而這份摸索的動力,,正源自他對事業(yè)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(diào)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,。               編輯:紅研
    

 
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