我首款核用应急机器人 管他叫“爸爸”

  受访者供图

做到极致，这是冯常反复提到的。“机器人要承担在核环境下应急的特殊任务，这决定了它必须万无一失，每个环节都要做到最好。”

核电站反应堆水池、乏燃料水池等强辐射环境，不仅是人类的禁区，也令工业机器人“却步”。

  在中科院成都光电技术研究所，住着一群不怕强辐射的机器人，它们的“爸爸”是该研究所高级工程师冯常。

高悬的机械手臂、圆圆的摄像镜头，大的状如一辆坦克有100多公斤，小的形如几只捆绑在一起的炮弹仅有十多公斤……这几组机器人看似其貌不扬，却有着特殊的本领。它们能在人类生命禁区的超强辐射环境下侦查救援，犹如“特种部队”，是我国自主研发的耐核辐射机器人。

“机器人最高可承受65摄氏度高温、抵御每小时10000西弗核辐射。”冯常说，它能在核辐射区“出生入死”。

做到极致，这是冯常反复提到的。“这（机器人）并非是用耐辐射材料‘堆砌’而成。机器人要承担在核环境下应急的特殊任务，这决定了它必须万无一失，每个环节都要做到最好。”

“能不能自己搞出来？”

1996年是冯常与机器人邂逅的起点。那一年，24岁的他走出了母校重庆大学的校门，进入了中科院成都光电技术研究所。

入职后，冯常接手的第一个“孩子”是——水下核用机器人，人称“水下坦克”。彼时，冯常所在团队与国内核电站合作，先后自主研制出20余种该类核用机器人。

喜悦并没有停留太久。研制“水下坦克”时，有个问题让冯常很纠结。当时，我国核工程领域大量设备被国外垄断并依赖进口，其中也包括核用机器人的“眼睛”——耐辐射成像系统。

在辐射区，这套系统可传输现场画面，便于后台人员指挥机器人完成检测设备、收集数据等任务。

“过去，这项技术在我国一直是空白。”冯常回忆称，那时因涉及到核领域，进口耐辐射摄像机不仅要受到对方严格审查，而且产品供货周期长、后期维护也相当困难。

2006年，在一次工作讨论中，有人提出“能不能自己搞出来？”

这句话“打中”了冯常。

说干就干。结合光电所已有优势，他组织人手很快投入研发。以耐辐射机理为主要研究对象，冯常团队围绕耐辐射电路系统设计、光学材料制备工艺、器件筛选等课题深入研究。2010年，该团队自主研制出国内首套高耐辐射照摄像系统，填补了国内在这一领域的空白。

此后，冯常团队不断升级高耐辐射照摄像系统的技术水平。国内首套核电应急机器人所使用的高耐辐射摄像机，也是出自冯常团队，该摄像系统的耐辐射剂量率指标达到国际先进水平。

每项功能都要对应需求

时间推到2014年，冯常团队承担了核电应急机器人项目。

这是一个从零开始的研发项目。那时的冯常经常问自己“它该长什么样？”

“我们没有借鉴和参考，只有概念。甚至连做什么产品、长什么样子，事先都没有参考范例。”冯常说。

同时，对冯常来说，研发产品的难点不是突破某项指标或技术，而是要弄清楚需求是什么。“这是一次与国家核安全需求紧密结合的攻关，而不是纸上谈兵。”

在实际操作中，大到耐辐射材料的选择、功能区的设置、设计电路的分布、传感器的加固等问题，小到机器人“身高”“体重”能否适应需求，团队都要考虑到。“这些‘细枝末节’都是需求。”冯常说。

找到了需求，也就找到了方向。以机器人搭载的水下照明系统为例，冯常说，最早研制它是为满足燃料组件测量机器人的需求。

“在超高辐射环境，这种机器人要近距离观测燃料组件，进行核燃料外观及尺寸的准确监测。那么，照明设备就必须满足高亮度、高均匀性、高耐辐射、防爆性的要求，并且对光源材料也有特殊的限制。”冯常说。

最终，该团队用一年时间完成了核用水下特种照明系统的系列化产品研发，同时也填补了该领域的国内空白。

“只有掌握了用户对设备的需求，研发才能有的放矢。”冯常说，在产品研发过程中，团队甚至直接派科研人员到核电站长期驻扎，了解现场工作环境，以使设备能够快速满足现场的工作要求。

可靠性不到100%就是失败

机器人，并非新鲜事物。目前，各种功能的机器人正广泛用于制造业、工程施工等各领域。

核环境条件下的应急机器人仅靠增加防护性、采取耐辐射材料，就能“拼凑”完成吗？在冯常看来，这肯定不是。

按照传统的科研步骤，在确定机器人的各类指标和参数后，科研人员开始“闭门造车”：围绕目标攻关，最后交付产品、“圆满”完成任务。

但研发核用机器人却不能完全照搬这一路线，可靠性要求增加了科研难度。“在核电这个特殊领域，机器人的可靠性必须达到100%而不是99.9%。”

在研发初期，由于没有足够重视可靠性，他的团队曾走了弯路。

他说，一次人为操作失误导致机器人“罢工”，一次传感器失效导致数据偏差，一次设备冲突造成某个功能暂停。这些都不是现场所能接受的。“一旦发生紧急情况，它顶不上去、不能发挥作用，或许就会产生严重后果。”冯常说。

机器人连续性能测试，被称为“拷机”，是最为严格的一项可靠性测试。

进行该试验前，为防止人为操作失误产生的系统故障，团队找来从未参与过项目的人，对机器人后台操作系统进行“胡乱按键”式的“破坏性操作”。为测试机器人在各种条件状况下能否保持性能，它会被拉上卡车在野外“颠簸”几小时，或者“享受”风吹日晒几天后，又立即开展工作性能测试。

“试验过程中设备出现任何问题，都必须解决。对我们来说，问题没有大小之分。”冯常说，从研发到交付产品的上千个环节，每个环节团队都力求做到极致。

冯常不会止步于此。

未来，他计划在原有技术研发基础上，进一步在核工程应急、反恐安防机器人领域开展模块化、小型化技术的研究。同时，他计划展开水下3D扫描、伽马射线成像以及核燃料后处理系列设备等研究工作。

人物档案

冯常，四川省成都市人，生于1972年7月，系中国科学院光电技术研究所微电子装备总体研究室副主任、高级工程师；长期从事特种机器人技术、特种光电检测技术、耐辐射视频成像技术及水下机器视觉技术研究。

记者手记

他说话幽默、反应敏锐。黝黑的脸上，带着青年科学家特有的微笑，这是冯常给我留下的第一印象。

几个小时的采访下来，这位机器人“爸爸”对工作的投入深深地感染了我。

应急机器人是一项从零起步的研究，“摸着石头过河”成为冯常工作的常态。而这份摸索的动力，正源自他对事业的热爱。

单位里流传着不少冯常的“故事”。周末加班时，不少科研人员把孩子带到所里，冯常干脆让孩子们测试机器人的耐久性。他说，因为“他们是最调皮的”。

在家休息时，冯常只要一听到电视播放有关机器人的新闻，会立马奔到电视机前。“就是特别感兴趣。”他憨憨地说。               编辑：红研