我首款核用應(yīng)急機(jī)器人 管他叫“爸爸”

  受訪者供圖

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

核電站反應(yīng)堆水池、乏燃料水池等強(qiáng)輻射環(huán)境，不僅是人類的禁區(qū)，也令工業(yè)機(jī)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(qiáng)輻射的機(jī)器人，它們的“爸爸”是該研究所高級工程師馮常。

高懸的機(jī)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(jī)器人看似其貌不揚(yáng)，卻有著特殊的本領(lǐng)。它們能在人類生命禁區(qū)的超強(qiáng)輻射環(huán)境下偵查救援，猶如“特種部隊(duì)”，是我國自主研發(fā)的耐核輻射機(jī)器人。

“機(jī)器人最高可承受65攝氏度高溫、抵御每小時(shí)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(fù)提到的。“這（機(jī)器人）并非是用耐輻射材料‘堆砌’而成。機(jī)器人要承擔(dān)在核環(huán)境下應(yīng)急的特殊任務(wù)，這決定了它必須萬無一失，每個(gè)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(jī)器人邂逅的起點(diǎn)。那一年，24歲的他走出了母校重慶大學(xué)的校門，進(jìn)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(gè)“孩子”是——水下核用機(jī)器人，人稱“水下坦克”。彼時(shí)，馮常所在團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)核電站合作，先后自主研制出20余種該類核用機(jī)器人。

喜悅并沒有停留太久。研制“水下坦克”時(shí)，有個(gè)問題讓馮常很糾結(jié)。當(dāng)時(shí)，我國核工程領(lǐng)域大量設(shè)備被國外壟斷并依賴進(jìn)口，其中也包括核用機(jī)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(jī)器人完成檢測設(shè)備、收集數(shù)據(jù)等任務(wù)。

“過去，這項(xiàng)技術(shù)在我國一直是空白?！瘪T?；貞浄Q，那時(shí)因涉及到核領(lǐng)域，進(jìn)口耐輻射攝像機(jī)不僅要受到對方嚴(yán)格審查，而且產(chǎn)品供貨周期長、后期維護(hù)也相當(dāng)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(jī)理為主要研究對象，馮常團(tuán)隊(duì)圍繞耐輻射電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光學(xué)材料制備工藝、器件篩選等課題深入研究。2010年，該團(tuán)隊(duì)自主研制出國內(nèi)首套高耐輻射照攝像系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)在這一領(lǐng)域的空白。

此后，馮常團(tuán)隊(duì)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(yīng)急機(jī)器人所使用的高耐輻射攝像機(jī)，也是出自馮常團(tuán)隊(duì)，該攝像系統(tǒng)的耐輻射劑量率指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

每項(xiàng)功能都要對應(yīng)需求

時(shí)間推到2014年，馮常團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了核電應(yīng)急機(jī)器人項(xiàng)目。

這是一個(gè)從零開始的研發(fā)項(xiàng)目。那時(shí)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(shí)，對馮常來說，研發(fā)產(chǎn)品的難點(diǎn)不是突破某項(xiàng)指標(biāo)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(guān)，而不是紙上談兵。”

在實(shí)際操作中，大到耐輻射材料的選擇、功能區(qū)的設(shè)置、設(shè)計(jì)電路的分布、傳感器的加固等問題，小到機(jī)器人“身高”“體重”能否適應(yīng)需求，團(tuán)隊(duì)都要考慮到。“這些‘細(xì)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(jī)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(jī)器人的需求。

“在超高輻射環(huán)境，這種機(jī)器人要近距離觀測燃料組件，進(jìn)行核燃料外觀及尺寸的準(zhǔn)確監(jiān)測。那么，照明設(shè)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(tuán)隊(duì)用一年時(shí)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(shí)也填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國內(nèi)空白。

“只有掌握了用戶對設(shè)備的需求，研發(fā)才能有的放矢?！瘪T常說，在產(chǎn)品研發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)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(shè)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(jī)器人，并非新鮮事物。目前，各種功能的機(jī)器人正廣泛用于制造業(yè)、工程施工等各領(lǐng)域。

核環(huán)境條件下的應(yīng)急機(jī)器人僅靠增加防護(hù)性、采取耐輻射材料，就能“拼湊”完成嗎？在馮常看來，這肯定不是。

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

但研發(fā)核用機(jī)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(gè)特殊領(lǐng)域，機(jī)器人的可靠性必須達(dá)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(tuán)隊(duì)曾走了彎路。

他說，一次人為操作失誤導(dǎo)致機(jī)器人“罷工”，一次傳感器失效導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差，一次設(shè)備沖突造成某個(gè)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(yán)重后果。”馮常說。

機(jī)器人連續(xù)性能測試，被稱為“拷機(jī)”，是最為嚴(yán)格的一項(xiàng)可靠性測試。

進(jìn)行該試驗(yàn)前，為防止人為操作失誤產(chǎn)生的系統(tǒng)故障，團(tuán)隊(duì)找來從未參與過項(xiàng)目的人，對機(jī)器人后臺操作系統(tǒng)進(jìn)行“胡亂按鍵”式的“破壞性操作”。為測試機(jī)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(shí)，或者“享受”風(fēng)吹日曬幾天后，又立即開展工作性能測試。

“試驗(yàn)過程中設(shè)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?！瘪T常說，從研發(fā)到交付產(chǎn)品的上千個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)團(tuán)隊(duì)都力求做到極致。

馮常不會止步于此。

未來，他計(jì)劃在原有技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在核工程應(yīng)急、反恐安防機(jī)器人領(lǐng)域開展模塊化、小型化技術(shù)的研究。同時(shí)，他計(jì)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(shè)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(xué)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(jī)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(jī)器視覺技術(shù)研究。

記者手記

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

幾個(gè)小時(shí)的采訪下來，這位機(jī)器人“爸爸”對工作的投入深深地感染了我。

應(yīng)急機(jī)器人是一項(xiàng)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(shí)，不少科研人員把孩子帶到所里，馮常干脆讓孩子們測試機(jī)器人的耐久性。他說，因?yàn)椤八麄兪亲钫{(diào)皮的”。

在家休息時(shí)，馮常只要一聽到電視播放有關(guān)機(jī)器人的新聞，會立馬奔到電視機(jī)前?！熬褪翘貏e感興趣?！彼┖┑卣f。               編輯：紅研