本报讯  近日，哈尔滨工业大学（威海）与中核集团核电运行研究院联合研制的“全球首款工业复杂管网检测微小型机器人”，被中国制造“十四五”成就展收录。这款宽度只有50毫米、高度72毫米，能在直径100毫米管道内自由通行的微小型机器人，可避免管路系统拆解，大幅度缩短了设备停机时间。

　　工业管网是核电、热电、石油化工等产业的“血管”。长期以来，大型工业管网的关键设备检修多采用人工检修方式，不仅耗时长、经济损失巨大，且易埋下安全隐患。

　　哈尔滨工业大学（威海）机器人研究所副所长、软体机器人实验室主任赵建文带领团队，为这一“老大难”问题提供了一种全新的解决路径。他们成功研制出全球首款适用于工业复杂管网检修的微小型机器人，彻底改变了传统拆解检修模式，推动我国高端智能检修技术加速进入自主导航、精准识别、智能作业新阶段。

　　实现这一突破的关键在于，让机器人具备对复杂管道环境的生物仿生适应能力。机器人能够穿过直径100毫米的管道甚至通过截止阀、加强筋、法兰等狭窄部位，靠的是仿蜈蚣的链式肢体结构和主被动耦合传动技术。“为了通过截止阀、加强筋或者法兰，机器人需要身体柔顺变形，所以选择蜈蚣作为机器人运动与结构的仿生原型。”赵建文解释道。

　　该团队采用最新高功率密度无刷电机、自行设计传感单元，并基于文丘里效应创新设计了可短程雾化的微小型喷涂模块。赵建文说，这些技术集成在一起，才让机器人真正拥有了“能作业”的能力。

　　这款机器人在设计上实现了模块化小型执行器的灵活搭载，可实现管道、阀门、容器全链路检测与维护作业。团队为核电机组抓取异物设计开发了微小型夹爪，可以进入设备内部抓取异物。如果安装打磨模块，机器人则可以从容器手孔或者排气孔进入腔体内部打磨锈蚀表面，与此同时，在实验室实现了汽轮机主阀密封面的PT检查。

　　以进入核电机组稳压器内部检测加热棒裂纹为例，稳压器内部空间非常狭小，要求机器人尺寸小、灵活度高。“用我们的机器人进入稳压器内部检查，能够发现有裂纹的加热棒并精准定位，这样只需更换有问题的几根加热棒就可以了。”赵建文算了一笔账，这一项就可以为电厂减少停机时间3天，增加发电7200万度。另一个典型场景是进入机组内部寻找并抓取异物，这款机器人已在现场多次执行此类作业，排除了机组安全隐患。

　　这背后是持续的技术攻关。机器人要在大曲率的竖直管道或容器内壁自主行走，面临的最大风险是“失稳”——在大曲率表面转向时，磁轮有可能脱附，导致机器人吸附不稳定，甚至坠落。团队提出了“失稳预测及主动干预”的思路，“利用传感器检测机器人当前状态，再利用算法预测机器人接下来的稳定裕度，在大曲率表面竖直运动并转向时可利用这种算法保证机器人有足够的磁轮接触壁面，保障机器人不脱附，相当于给机器人装了‘智能大脑’。”赵建文说。加上机器人自主规划路径技术，这款设备不仅能“钻”、能“看”、能“修”，还能自己判断怎么走更安全。

　　据介绍，这款机器人已经在石岛湾核电、三门核电、秦山核电、广东博贺电厂、山东裕龙石化、烟台万华化学等20余家核电热电化工企业现场应用。“未来它的模块化设计还能加载喷涂、电磁超声检测、机械超声检测、脉冲涡流检测、磁记忆检测等功能。”赵建文说，“应用场景也将大幅度拓展，可能进入航天器内部器件检测状态、深海装备内部器件检测状态、城市地下管网内部检测状态及管道壁厚测量、腐蚀评估等特种作业领域。”高欣