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大众日报 7小时前

缩短一半检修时间 ! 全球首款“蜈蚣”机器人有望改写工业检修史

3 月 24 日,哈尔滨工业大学(威海)机器人研究所的实验室里,一只头装探照灯、身似蜈蚣的小机器人在一段弯弯曲曲的管道内自如穿行。它身长不过几十厘米,仅重 350 克,却能灵活地攀爬、转弯、翻越复杂的截止阀内腔。它甚至可以从薄板的一侧翻越到另一侧,无论是平面或者曲面,它的身体都能柔顺地贴合,仿佛真的是一只爬虫来到了实验室。

链式仿蜈蚣小机器人。

这只不起眼的 " 蜈蚣 ",是全球首款管道阀门容器全链路检测机器人,由哈工大(威海)软体机器人实验室与核电运行研究院联合研制。它被中国制造 " 十四五 " 成就展收录,目前正在国家博物馆展出,是全国 300 件入选展品中仅有的 5 件检测类展品之一。

" 能成为‘五分之一’,并不简单。" 哈工大(威海)机器人研究所副所长赵建文说。这份认可背后,是团队近十年的技术铺垫,也是一场与传统检修模式的艰难较量。

长期以来,核电、热电等企业的重大关键设备检修,一直面临两难困境。一台 1000 兆瓦的发电机组,停机一天就意味着少发 2400 万度电,产值损失超千万元。若采用传统检修方式,必须停机拆解管道、阀门、容器整条链路,一次大修往往需要二三十天。而拆解过程中,不仅面临辐照风险,还可能因零部件掉落、安装偏差、异物残留等带来安全隐患。

机器人在管道内作业。

也有一些学者致力于解决这一问题。比如日本的 AIRo 机器人曾被公认为最灵活的管道机器人,能通过梯形三通,但受限于刚性结构,面对截止阀这样的异形腔道时依然难以通过。更早之前,国内没有核电检测相关设备,上世纪 90 年代,秦山核电站反应堆发现异物时,只能花 3000 万美元请美国西屋公司派耐辐照机器人处理。

" 行业迫切需要一款能灵活穿梭、无需大量拆解设备的检测机器人。" 赵建文说。2018 年,受大亚湾核电站 CRDM 铜结晶检测项目启发,团队将研究方向聚焦到复杂设备内部检测机器人方面,此后的几年里,仅汽轮机叶片检测机器人就迭代了 6 次。

" 光在实验室里是做不出能用的产品的。" 赵建文感慨,每一次迭代,都源于一线工况的 " 刁难 " ——管道内壁的锈蚀或污垢、暗黑没有参考路标的场景、垂直爬壁的失稳风险、毫米级缝隙的通过能力……这些现实问题倒逼团队不断调整构型设计、突破小型化器件集成难题,最终提出了刚软复合柔顺结构的创新方案。

" 它就像一只蜈蚣,在管道里穿行,内部空间再狭窄、曲面再复杂,都能主动变向、被动变形、柔顺贴合。" 赵建文打了个比方。头顶的摄像头紧贴管壁,把积水、不明水蚀物、超标铁锈等画面和数据实时传回," 就像人钻进管道里亲眼看到的一样 "。一条管线的检查时间,通常不超过 1 小时。

为了让这只 " 蜈蚣 " 真正能干 " 细活 ",团队还开发了厘米级甚至毫米级的作业工具——云台、喷涂、擦拭、打磨、异物抓取,一应俱全。最小的机器人仅 9 毫米厚,能钻进汽轮机通流流道等极为复杂的内腔。而 4 毫米直径的全向云台,因市面上找不到现成产品,团队只能自己设计工艺,在放大镜下穿针引线、为这个苗条的小云台穿衣服,一步步把它制作出来。

如今,这只 " 蜈蚣 " 已经在多个重大工程中 " 上岗 "。在华能石岛湾核电站,它发现了不明水蚀物并取出送检,为管路分析提供了关键依据。在某核电站,机器人发现施工过程残留的胶带,排除了后续的安全隐患。在某核电站,机器人检测发现汽轮机隔热罩螺栓松脱,指导检修人员提前制定对应的解决方案,缩短了至少 1 天的检修时间。从核电到热电,从化工到特检,它的身影出现在石岛湾、三门、秦山、福清、大亚湾等多个核电站,以及广东博贺、河北曹妃甸、杭州萧山、河北西柏坡等电厂,还有裕龙石化、烟台万华、宁波万华等化工企业。

" 目前国内外相关产品都不能实现我们机器人的功能,我们的机器人还没有竞品。" 赵建文说。团队已授权 20 多项发明专利,技术成果为全球首创。而他们的目标不止于此——未来,团队计划进一步拓展化工、市政管网等管道老化严重的领域,建立设备的全生命周期健康数据库,与客户深度绑定,为客户关键设备的检修规程提供系统指导方案。

让一切隐秘角落皆可检,为大国重器和工业血脉保驾护航。这只从威海走出的 " 蜈蚣 ",正钻入一个又一个工业设备的 " 毛细血管 ",用柔性的身体,撑起一份刚性的承诺。

(大众日报记者 郑莉 威海日报记者 员雯 联合共创)

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