人工(gong)智能(neng)，即模(mo)擬人的意識和(he)思維的信息過程，機器(qi)人是人工(gong)智能(neng)領(ling)域的一種。在核(he)工(gong)業應用(yong)領(ling)域，由于(yu)設備本(ben)身或其運(yun)行(xing)環境具有放(fang)射性(xing)，人員(yuan)操(cao)作存在安全風(feng)險(xian)或操(cao)作受(shou)限等(deng)情況，采用(yong)機器(qi)人進行(xing)設備檢修、放(fang)射性(xing)廢物處理(li)、應急響應等(deng)工(gong)作，一方(fang)面可(ke)降低用(yong)于(yu)人工(gong)防(fang)護設備的成本(ben)及管理(li)成本(ben)，另(ling)一方(fang)面也可(ke)降低工(gong)作人員(yuan)受(shou)輻照(zhao)劑量和(he)勞動強度。隨(sui)著核(he)電(dian)站裝機容量的不斷(duan)擴大，出于(yu)核(he)電(dian)產業較(jiao)快發展和(he)核(he)安全的需(xu)要，核(he)電(dian)機器(qi)人的需(xu)求與(yu)日俱增。

　　解(jie)放高輻射環境(jing)下的(de)人類

　　最早開展研制核電機器人的可(ke)(ke)算是(shi)美國(guo)。上世(shi)紀40年(nian)代，美國(guo)阿貢實驗室(shi)研(yan)制(zhi)出一臺可(ke)(ke)操作放(fang)射性(xing)物(wu)質的機械(xie)手。到1977年(nian)，日本早稻田大學也開發出第(di)一臺可(ke)(ke)用于核(he)電站巡檢的雙足機器人，可(ke)(ke)完成檢查和開關電站閥(fa)門、處理放(fang)射性(xing)污水等增強操作。

　　隨著美國(guo)(guo)三(san)里島、蘇(su)聯(lian)切爾諾貝利(li)核事故(gu)的(de)(de)相繼發生，美、法、德(de)、日等國(guo)(guo)紛紛加大(da)核電(dian)(dian)站(zhan)機器人(ren)(ren)的(de)(de)開發力度，進一步提升核電(dian)(dian)站(zhan)機器人(ren)(ren)在可執行的(de)(de)動作種類、行動的(de)(de)靈活性、電(dian)(dian)池的(de)(de)工作和(he)傳送(song)信號方(fang)面的(de)(de)性能。

　　目前，核(he)電機(ji)器(qi)人(ren)大致可分為觀(guan)察型(xing)和作業型(xing)。第(di)一類(lei)“觀(guan)察型(xing)”，指攜帶攝像頭、溫度和壓力傳感(gan)器(qi)以及輻射強度檢測(ce)(ce)儀等(deng)進(jin)入(ru)后傳回現場數據(在應急(ji)情況下(xia)尤其(qi)必要)。第(di)二類(lei)“作業型(xing)”，工作內容包括切割、搬運放射物(wu)質、關(guan)閥門、噴水等(deng)。實(shi)際應用上，核(he)電機(ji)器(qi)人(ren)主要包括關(guan)鍵核(he)設施維護(hu)機(ji)器(qi)人(ren)、核(he)事故(gu)處理與救援(yuan)機(ji)器(qi)人(ren)和小型(xing)爬(pa)壁(bi)式監測(ce)(ce)機(ji)器(qi)人(ren)。

　　關(guan)鍵(jian)核(he)(he)設(she)(she)施維護機(ji)器人主要是(shi)對(dui)關(guan)鍵(jian)核(he)(he)設(she)(she)施的(de)維護、退(tui)役(yi)及(ji)放射性廢物處理。對(dui)關(guan)鍵(jian)設(she)(she)施進行維護，是(shi)核(he)(he)工(gong)業機(ji)器人最早的(de)應用(yong)目標(biao)。核(he)(he)事(shi)(shi)(shi)故(gu)處理與(yu)救(jiu)援機(ji)器人，即利用(yong)輪式、履帶(dai)式移動機(ji)器人，攜帶(dai)操作設(she)(she)備，進入事(shi)(shi)(shi)故(gu)現(xian)場，開展事(shi)(shi)(shi)故(gu)處理與(yu)救(jiu)援相(xiang)關(guan)工(gong)作，主要用(yong)于發生嚴重核(he)(he)電事(shi)(shi)(shi)故(gu)的(de)情況(kuang)。小(xiao)型爬(pa)壁(bi)式監(jian)測機(ji)器人主要用(yong)于核(he)(he)電站(zhan)安全(quan)性的(de)全(quan)面監(jian)測，即利用(yong)小(xiao)型、智能、爬(pa)壁(bi)式機(ji)器人，攜帶(dai)多(duo)種先進傳感器，對(dui)核(he)(he)電站(zhan)內(nei)的(de)核(he)(he)輻(fu)射強度、氫氣濃(nong)度、煙霧濃(nong)度、關(guan)鍵(jian)設(she)(she)備及(ji)管道(dao)的(de)破(po)損情況(kuang)進行監(jian)測，以及(ji)時發現(xian)問題。

　　核電(dian)機(ji)器人雖(sui)能在某種(zhong)程度上(shang)解放高(gao)輻射環境(jing)下(xia)的人類，但(dan)是有一個很大的缺點，即并非(fei)萬能式通用(yong)，而只適用(yong)于(yu)在特定環境(jing)下(xia)完(wan)成特定任務。由(you)于(yu)可完(wan)成任務種(zhong)類單(dan)一，這類機(ji)器人在嚴(yan)重事故發(fa)生時(shi)其作用(yong)有限，往(wang)往(wang)所(suo)需數量較多，而非(fei)一個。

　　福島核事故中(zhong)大顯身手

　　在(zai)日本福(fu)島核(he)事故中，如(ru)何(he)深入核(he)電(dian)站(zhan)內部執行拍攝、清掃工(gong)作(zuo)成為焦(jiao)點。對此，核(he)電(dian)救災機器人(ren)發揮了(le)重要作(zuo)用。核(he)電(dian)機器人(ren)可替代人(ren)潛入核(he)電(dian)站(zhan)，將(jiang)拍攝到的圖像(xiang)傳出來(lai)，讓(rang)人(ren)們更切實地了(le)解電(dian)站(zhan)內部的真實狀況，尤其是在(zai)福(fu)島核(he)電(dian)站(zhan)危(wei)險區域的監測及瓦(wa)礫(li)的清除工(gong)作(zuo)中。

　　美(mei)國(guo)(guo)(guo)、英(ying)國(guo)(guo)(guo)和日(ri)本均(jun)先(xian)后派遣(qian)機器人(ren)抵達核電(dian)廠實(shi)施救(jiu)援(yuan)工作。美(mei)國(guo)(guo)(guo)iRobot公司(si)(si)的(de)Pack Bot機器人(ren)用(yong)(yong)于(yu)檢(jian)測(ce)現場輻射(she)量，通(tong)過數百米長光纖傳(chuan)回現場圖(tu)像和環(huan)境數據。英(ying)國(guo)(guo)(guo)Qineti Q公司(si)(si)的(de)Talon機器人(ren)利(li)用(yong)(yong)搭(da)載的(de)GPS全球定位系統繪制事故現場的(de)放射(she)線量分布圖(tu)。日(ri)本緊湊(cou)型(xing)(xing)雙(shuang)臂重型(xing)(xing)清潔機器人(ren)ASTACO-SoRa用(yong)(yong)于(yu)移(yi)除核電(dian)站瓦礫。

　　盡管如(ru)此(ci)，由(you)于(yu)現(xian)有技術不(bu)夠(gou)成熟，核(he)電站機器(qi)(qi)人所能發(fa)揮(hui)的(de)(de)功效仍有限。特別是，進(jin)入(ru)安全(quan)殼內部作業時，放(fang)射(she)性物質裂變而釋放(fang)的(de)(de)高頻射(she)線，很容易造成核(he)電機器(qi)(qi)人的(de)(de)電子系統(tong)瞬間失(shi)靈。同時，強大的(de)(de)屏蔽性使(shi)信號無法穿透，這正是所有核(he)電機器(qi)(qi)人普遍面(mian)臨的(de)(de)問題。福島(dao)事故(gu)五年過(guo)去了(le)，由(you)于(yu)現(xian)場殘留(liu)的(de)(de)輻射(she)太(tai)強，人們(men)仍無法進(jin)入(ru)核(he)電站內部取出(chu)那些已(yi)經熔(rong)毀的(de)(de)重達數百噸的(de)(de)燃料棒。五個被送入(ru)反應爐執行清(qing)理(li)任務(wu)的(de)(de)機器(qi)(qi)人，無一返回。

　　目前，東京電力(li)公司(si)已經完成大約10%的(de)清(qing)(qing)(qing)理工(gong)作(zuo)，整個事(shi)故現(xian)場的(de)完全(quan)清(qing)(qing)(qing)理估(gu)計需要長達(da)30至(zhi)40年(nian)的(de)時間，而每一個清(qing)(qing)(qing)潔機器人都需要兩年(nian)的(de)定制時間。但(dan)是，機器人仍是清(qing)(qing)(qing)理廢料的(de)唯一希(xi)望，超過100種機器人正在福(fu)島(dao)事(shi)故現(xian)場努力(li)工(gong)作(zuo)著(zhu)。

　　中國(guo)核電機(ji)器人(ren)正起步

　　起步晚，我國(guo)(guo)多家核(he)電(dian)運(yun)營(ying)公(gong)司大多采購國(guo)(guo)外(wai)的(de)(de)機(ji)器人設備(bei)。不過，隨(sui)著我國(guo)(guo)具備(bei)完全(quan)自主(zhu)(zhu)知識產權的(de)(de)三代核(he)電(dian)技(ji)術“華龍一號”的(de)(de)落地，推動更多與核(he)電(dian)相關的(de)(de)自主(zhu)(zhu)研(yan)發技(ji)術不斷產生。

　　2012年12月，中(zhong)(zhong)國(guo)科學(xue)院光電(dian)(dian)技術研(yan)究(jiu)所自行(xing)研(yan)制的多功能(neng)(neng)水下智能(neng)(neng)檢查機器(qi)人通過專家組鑒定，填(tian)補(bu)了中(zhong)(zhong)國(guo)國(guo)內核電(dian)(dian)智能(neng)(neng)機器(qi)人的空白，且(qie)已先后為秦山核電(dian)(dian)、中(zhong)(zhong)廣核、中(zhong)(zhong)國(guo)核動力設計研(yan)究(jiu)院等多家單(dan)位提供支持。

　　2012年底，我國973計劃項(xiang)目“核電站緊急(ji)救(jiu)(jiu)災(zai)機(ji)器(qi)人的基(ji)礎科學(xue)問題(ti)”正式啟動，旨在解決(jue)國家核電站事(shi)故防范和(he)救(jiu)(jiu)援(yuan)的迫切需求(qiu)、順(shun)應核電站緊急(ji)救(jiu)(jiu)災(zai)機(ji)器(qi)人的技(ji)術發展(zhan)趨勢(shi)。

　　2015年6月，國家863計劃“核反(fan)(fan)應堆專(zhuan)用機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人技術與應用”課題在廣西(xi)防城(cheng)港核電(dian)(dian)(dian)基地通過驗(yan)收(shou)，研發了6款核電(dian)(dian)(dian)智能機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人。其中，兩款機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人在核電(dian)(dian)(dian)工程(cheng)上(shang)得(de)到(dao)成功應用。2015年8月，反(fan)(fan)應堆壓力容器(qi)(qi)整體式螺(luo)栓拉伸(shen)機(ji)(ji)(ji)完成防城(cheng)港核電(dian)(dian)(dian)2號(hao)(hao)機(ji)(ji)(ji)組壓力容器(qi)(qi)開關(guan)蓋(gai);9月6日，反(fan)(fan)應堆換料(liao)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人順(shun)利(li)完成廣西(xi)防城(cheng)港核電(dian)(dian)(dian)1號(hao)(hao)機(ji)(ji)(ji)組157根(gen)核燃料(liao)組件的(de)裝載。這大幅度降低(di)新建核電(dian)(dian)(dian)站換料(liao)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人和(he)螺(luo)栓拉伸(shen)機(ji)(ji)(ji)的(de)采購(gou)成本，其中多項專(zhuan)利(li)技術成果打破了國外技術壟斷。

　　在此基礎(chu)上，國內核電企業(ye)、院校、科(ke)研院所、裝備(bei)制造(zao)企業(ye)等31家成員(yuan)單位共(gong)同(tong)發起并(bing)組建了“核電智能(neng)(neng)裝備(bei)與機器人技術(shu)創(chuang)新聯盟”，以提升核電機器人產(chan)業(ye)技術(shu)創(chuang)新能(neng)(neng)力。

　　位于廣東省深圳市大亞灣核電(dian)(dian)基地的(de)國家(jia)能源核電(dian)(dian)站核級(ji)設備(bei)研(yan)(yan)發(fa)中(zhong)心實驗(yan)基地，是國內第一(yi)個完備(bei)的(de)核電(dian)(dian)技術研(yan)(yan)發(fa)、實驗(yan)基地，其中(zhong)核電(dian)(dian)站機(ji)器人(ren)是重要的(de)研(yan)(yan)發(fa)方向之一(yi)。每天(tian)都有(you)不(bu)同種類的(de)機(ji)器人(ren)在基地實驗(yan)室的(de)試驗(yan)平臺上進行(xing)實戰演(yan)練與培(pei)訓。

　　隨著我(wo)國(guo)(guo)(guo)核(he)電產業步伐的(de)(de)加(jia)快(kuai)，國(guo)(guo)(guo)內(nei)(nei)對于核(he)電機(ji)器人(ren)的(de)(de)需求將(jiang)逐漸打開(kai)。但是(shi)，核(he)電機(ji)器人(ren)的(de)(de)技(ji)術(shu)壁(bi)壘和研發(fa)周期(qi)遠高于普通工(gong)業領域的(de)(de)機(ji)器人(ren)，加(jia)上核(he)心(xin)技(ji)術(shu)仍(reng)掌(zhang)握在(zai)國(guo)(guo)(guo)外(wai)大公司手(shou)上，目前(qian)國(guo)(guo)(guo)內(nei)(nei)機(ji)器人(ren)的(de)(de)研發(fa)力量主要集中在(zai)高校，尚無成功(gong)的(de)(de)市(shi)場運作，推進仍(reng)需時日(ri)。未(wei)來發(fa)展方向是(shi)追趕國(guo)(guo)(guo)際先進技(ji)術(shu)，達到國(guo)(guo)(guo)際先進水平，同時研發(fa)出(chu)更適應(ying)我(wo)國(guo)(guo)(guo)自(zi)主技(ji)術(shu)的(de)(de)核(he)電站智(zhi)能機(ji)器人(ren)。

　　未來核(he)電機器人的基因圖譜

　　目前(qian)，世(shi)界核(he)(he)電(dian)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)的研制已取(qu)得了較大(da)的進步，在實際應用(yong)具有(you)巨大(da)的作(zuo)用(yong)。未來(lai)世(shi)界核(he)(he)電(dian)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)的發展趨勢將著力(li)解決小(xiao)型智(zhi)能核(he)(he)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)系(xi)統創(chuang)新設計、無損檢(jian)測與(yu)故障(zhang)診斷技(ji)術、多傳感器(qi)(qi)信息融合與(yu)智(zhi)能預警策略、核(he)(he)輻射防護技(ji)術、惡劣環境下的高穩定遙操作(zuo)技(ji)術等(deng)關鍵技(ji)術難題。從成(cheng)本低、運動靈活(huo)、操作(zuo)方便(bian)等(deng)角度考慮(lv)，將繼續(xu)向小(xiao)型化、智(zhi)能化、實用(yong)化方向發展。

　　未(wei)來機器(qi)人要(yao)(yao)有(you)良好的(de)抗輻射(she)能(neng)力(li);要(yao)(yao)能(neng)夠到達(da)多個位置，需要(yao)(yao)在容器(qi)罐、管道以及地(di)面上自由行走，有(you)靈活(huo)的(de)機動(dong)能(neng)力(li);可攜帶相(xiang)應的(de)敏感器(qi)，對核電站內(nei)部環境、相(xiang)關設施等進(jin)行探測，即具有(you)充(chong)分(fen)的(de)智能(neng)感知能(neng)力(li);還既要(yao)(yao)具有(you)自主運(yun)行的(de)能(neng)力(li)，也要(yao)(yao)支持遙(yao)操(cao)作(zuo)，使得操(cao)作(zuo)員可隨時干預、控制機器(qi)人的(de)運(yun)動(dong)，并能(neng)臨機處(chu)理突發事件。

　　然而，核(he)電機器(qi)人(ren)的研發還需要攻克許多(duo)(duo)技(ji)術難點(dian)，核(he)電機器(qi)人(ren)的應(ying)用也(ye)將面臨更(geng)多(duo)(duo)的挑戰(zhan)。

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