陆地应急机器人

水下多功能智能机器人

水下应急机器人

异物打捞机器人

小型水下观测机器人

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    核电现场的耐核辐射机器人有很多不同的功能，主要分为三类：一类负责摄像，将现场的情况实时传输，“直播”到操作人员手中。一类负责水下任务执行，打捞水下异物。还有一类“特种作业”机器人，比如切割、打磨现场机械零件。

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    核电应急机器人主要分水上和水下工作两类。水下的机器人，一个在水底工作，一个悬停在水中工作如“潜艇”。它们将进入反应堆水池、燃料水池等有强核辐射的环境中执行任务。陆上的机器人通常在距离操作人员一两百米范围内，接受指挥调度。

    超强核辐射环境是人类的禁区。前不久，由中国科学院光电技术研究所（简称“光电所”）、西南科技大学及中物院联合主持的项目“强辐射环境强适应型机器人关键技术及其应用”获得了四川省科技进步一等奖。

    位于成都双流的光电所，有一支专门研发耐辐射装备和机器人的团队。中国几乎所有的核电站都在使用他们研发的耐辐射机器人设备，它们会代替人进入核反应堆内部，完成一系列的特殊任务。该所的特种光电智能化装备研发团队，2014年起与大亚湾核电站联合研发“核环境下应急机器人”，去年底一套能应用于高辐射区域侦查救援的“应急机器人”正式亮相。“我们当然要提前准备好一切设备。”团队负责人冯常说，“但是它们可能永远不会被使用，也没人希望它们被使用。”

    耐核辐射机器人

    深入反应堆的“孤胆英雄”

    一只灵巧的机械手臂高高悬起，可以上下左右灵活摆动。眼睛大而萌，那是摄像镜头的所在。它的脚可以是几只小巧的圆轮，也可以是两条霸气的履带，随时听候吩咐。不过，它的大脑在身子后方，因为那里最需要被保护。这些小家伙并不庞大，最大的也不超过100公斤。它们的工作场所在核电站之中。

    功能模块大多可拼接

    冯常介绍，除去机器人主体身躯，其他功能模块大多可拆可卸可拼接。比如只用“眼睛”，就可以不安装“手臂”。最重要的是，它所有的“器官”，都能在超强辐射环境下正常工作。

    核电站通常每运行18个月会停堆大修，很多环境人进不去，如核反应堆水池、乏燃料水池以及许多设备旁。但机器人可以代替人进去完成相应任务。没有好的耐辐射技术，机器人进入强辐射区也很快会停止工作。2011年的福岛核泄漏事故中，很多机器人就因不能耐强辐射而很快瘫痪。

    高耐辐射技术正是光电所的核心技术之一。在核电站中，光电所研制的机器人可以承受65℃的高温，抵御每小时100个西弗（Sv）的核辐射。其携带的相机等传感器，甚至可以抵御每小时10000个西弗（Sv）的核辐射。冯常说，高耐辐射技术不是简单的选择耐辐射材料。更多的是通过“合理规划机器人各功能区的布局，分布设计电路，并将传感器主被动加固”等方式来达到整体耐辐射，“是一项综合技术”。

    能“直播”能打捞能打磨

    核电现场的耐核辐射机器人有很多不同的功能，主要分为三类：一类负责摄像，将现场的情况实时传输，“直播”到操作人员手中。一类负责水下任务执行，打捞水下异物。还有一类“特种作业”机器人，比如切割、打磨现场机械零件。在强烈的核辐射环境中，机器人成为深入禁地的“孤胆英雄”。

    在反应堆内部，反应堆水池里不允许有异物。可偶尔会掉落一些细小部件。水下异物打捞机器人进入水池后，通过视觉等传感器，能迅速定位到异物，“眼神机敏”。随后它会通过机械臂夹取异物，并打捞出来，“手臂灵活”。若是很小的异物，它可以用吸盘轻松吸出来。

    机器人代替人进行某些特种作业，能大大提高工作效率，也能更好地保护人免遭辐射。目前，光电所研发的水下高耐辐射机器人，是国内唯一在核电站现场使用过的机器人。

    核电应急机器人

    奔赴辐射区的“特种部队”

    发生在2011年的日本福岛核泄漏事故，让“机器人敢死队”走进了人们的视野。最初期进入泄漏现场的机器人几乎没考虑过耐辐射，瞬间就被“秒杀”。让人们意识到一切都应未雨绸缪。光电所2014年起与大亚湾核电站联合研发“核电应急机器人”。去年在成都完成了初步研发，并成功做出了第一套共4个应急机器人，目前已运至大亚湾核电站。这是国内目前诞生的第一套用于核电应急的耐核辐射机器人。

    “当然，我国在役的核反应堆，每一个都具备极高的安全系数。”冯常称，这套应急机器人随时可以使用，平时装在一个大集装箱里，需要使用时，可随整个集装箱立刻拉走。

    边走边安装“中继器”

    核电应急机器人的造型，像是普通核电站用机器人的升级版。这支小小的“特种部队”，主要分水上和水下工作两类。

    水下的机器人，一个在水底工作，一个悬停在水中工作如“潜艇”。它们将进入反应堆水池、燃料水池等有强核辐射的环境中执行任务。陆上的机器人通常在距离操作人员一两百米范围内，接受指挥调度。应急状态下，操作人员必须在远离辐射区几公里外的安全区域，这时候的机器人就像一个孤独的战士，必须独自前进几公里深入到核心辐射区域去执行严峻的任务。

    在辐射区中，机器人只能靠自己。因此，它首先被赋予了强大的“行进能力”。它的爬坡、越障能力超强，有复杂的履带和轮轴设计。为了能够时刻跟操作人员保持联络，它们每走一段路，就沿途自行安装一个“中继器”，这样才能随时将信息传递出来。

    采集信息带出“样本”

    机器人进入到辐射区域后，有几项重要的任务需要完成。

    首先，现场的情况要能实时传递到外面去，让人们看到现场情形。其次，它们要在现场采集各类信息，比如湿度、温度、核辐射的剂量率等，然后传输给几公里外的操作人员。再次，它们还需要采集现场“样本”，带出辐射区，交给操作人员。此外，它们还具备一些救援操作能力，如开关阀门的处理。

    “没有第一手现场信息的掌握，所有的后续应急方案，就无法科学制定，无法对症下药。”冯常说，核电应急机器人就是那可以第一时间深入前线的“敢死队”。