來自RACE的工程師正在為核工業(yè)和其他危險(xiǎn)工作開發(fā)自主和遠(yuǎn)程處理系統(tǒng)，他們開發(fā)了一種類似于狗的靈活的移動(dòng)機(jī)器人，名為Spot。工程師Guy Burroughes回答了關(guān)于Spot以及它如何在核工業(yè)中得到應(yīng)用。

什么是Spot，為什么它與核工業(yè)有關(guān)?

Spot是一個(gè)四條腿的、高自由度的類似狗的機(jī)器人，由波士頓動(dòng)力公司制造。重約30公斤，身高剛過一米。Spot有五個(gè)攝像頭——前面兩個(gè)，兩側(cè)各一個(gè)，后面一個(gè)。其膝蓋和肩部都有靈活的關(guān)節(jié)，因此能像狗一樣行走和移動(dòng)。

在可能有風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)，可以派Spot來代替人類執(zhí)行任務(wù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢查等任務(wù)的自動(dòng)化。你可能想知道什么樣的設(shè)備被遺留在一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)施中，但由于輻射風(fēng)險(xiǎn)，不能派人進(jìn)去，這就是你使用Spot的地方。

利用Spot的攝像系統(tǒng)，可以通過遠(yuǎn)程操作，了解里面的情況，同時(shí)避免了暴露在輻射中。或者用Spot執(zhí)行巡檢任務(wù)，如檢查某些設(shè)備是否移動(dòng)了位置，并將其標(biāo)示出來。

RACE已經(jīng)購(gòu)買了兩個(gè)Spot，作為國(guó)家核用戶設(shè)施(NNUF)“熱門機(jī)器人”計(jì)劃的一部分。該計(jì)劃由工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)(EPSRC)資助，目的是在英國(guó)學(xué)術(shù)界和工業(yè)界之間開展合作，研究核環(huán)境中的機(jī)器人和人工智能。

國(guó)家核用戶設(shè)施“熱門機(jī)器人”計(jì)劃(NNUF—HR)專注于通過提供使用尖端設(shè)備和專業(yè)知識(shí)，加速研究機(jī)器人和人工智能在核環(huán)境中的應(yīng)用。主要研究領(lǐng)域包括核電站的新建、先進(jìn)的模塊化裂變反應(yīng)堆、未來的核聚變電站的研發(fā)，以及更便宜、更快速的核電退役系統(tǒng)。成員包括曼徹斯特大學(xué)和布里斯托爾大學(xué)、RACE和坎布里亞的國(guó)家核實(shí)驗(yàn)室。

RACE想把Spot用于什么特殊目的?

Spot是一個(gè)非常靈活的機(jī)器人，其重心位于本體中心。它的腿非常輕巧，在核環(huán)境和有障礙物的情況下，這是非常重要的。它能夠攜帶14公斤的有效載荷，因此可以根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行定制。

在RACE，我們通過測(cè)試確定它對(duì)核環(huán)境的適用性，Spot完全有能力在棘手的地形上進(jìn)行機(jī)動(dòng)操作。我們讓Spot在一個(gè)有不穩(wěn)定木塊的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試區(qū)行走，當(dāng)重量壓到木塊上時(shí)，木塊有時(shí)會(huì)移動(dòng)。Spot能夠?qū)Υ诉M(jìn)行補(bǔ)償，并利用攝像頭調(diào)整并重新站立起來。它還能避開其路徑上的障礙物。

波士頓動(dòng)力公司還將為Spot安裝手臂，我們將測(cè)試在核電退役的過程中使用它來撿起物體。

為什么Spot最近要去切爾諾貝利?是否有計(jì)劃將其用于其他退役核電項(xiàng)目?

作為RACE與NNUF合作的一部分，RACE將一個(gè)Spot機(jī)器人借給了布里斯托爾大學(xué)的Tom Scott教授，用于在切爾諾貝利進(jìn)行調(diào)查。他們帶著機(jī)器人去了那里，并在老電廠周圍操作它。Spot創(chuàng)建了其中一些地區(qū)的輻射圖，確定了某些特定區(qū)域的輻射水平和健康風(fēng)險(xiǎn)。

與帶輪子的機(jī)器人相比，Spot的足跡非常小，不會(huì)將那么多灰塵踢到空氣中，但即使如此，我們也必須確保灰塵不會(huì)進(jìn)入Spot的部件。為了做到這一點(diǎn)，UKAEA的一些材料的專家為Spot制造一件透明的塑料外套，在切爾諾貝利，它穿的就是這件外套。

未來，Spot有可能用于核電站退役工作。Spot能夠進(jìn)入廢物儲(chǔ)存設(shè)施并識(shí)別各種放射性材料，確定哪些是安全的，哪些是不安全。這是沒有輪子的Spot的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)。有輪子的機(jī)器人在松散的瓦礫、工具、手套和電纜等障礙物上移動(dòng)會(huì)比較困難，Spot可以很容易地越過這些障礙。所以你可以讓Spot進(jìn)入一個(gè)集裝箱，查看周圍的區(qū)域，并錄制視頻。如果操作人員想看現(xiàn)場(chǎng)情況，可以在Spot的背上安裝一個(gè)紅外線攝像機(jī)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直播。

Spot是如何操作的?必須通過平板電腦來控制嗎?

Spot可以通過有WiFi連接的平板電腦操作。通過自動(dòng)行走模式，可以指示Spot對(duì)某一區(qū)域(如存儲(chǔ)容器的周邊)進(jìn)行檢查。Spot有能力記住這一點(diǎn)并重復(fù)該任務(wù)。這對(duì)于核退役設(shè)施所需的日常檢查很有用。

Spot的攝像機(jī)還很防撞，如果有障礙物擋住它的去路，它會(huì)避開障礙。在一個(gè)廢物儲(chǔ)存設(shè)施中，可以通過給Spot編程，在十年或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行日常巡檢。這顯然可以省去人類做這種耗時(shí)的工作。

Spot會(huì)成為未來核聚變技術(shù)和核裂變電站退役的攪局者嗎?

肯定會(huì)的。目前，其他輪式或履帶式機(jī)器人價(jià)格昂貴，在復(fù)雜地形上通過性較差，而且難以駕駛。

我們有使用這種技術(shù)的技能和經(jīng)驗(yàn)。RACE在遠(yuǎn)程操作方面擁有30多年的積累，它曾為歐洲聯(lián)合核聚變裝置(JET)管理機(jī)器人維護(hù)系統(tǒng)。這對(duì)研究未來的機(jī)器人技術(shù)至關(guān)重要，其中一個(gè)重要領(lǐng)域是“數(shù)字孿生”技術(shù)。這是虛擬和物理世界配對(duì)的模型，需要高度詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，使?jié)撛诘牟僮鲉栴}可以被有效預(yù)測(cè)。這對(duì)聚變很重要：未來聚變電站的內(nèi)部和外部環(huán)境必須使用機(jī)器人和自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。

使用Spot將使目前由人工執(zhí)行的許多任務(wù)自動(dòng)化，從而避免考慮諸如風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估或健康風(fēng)險(xiǎn)。Spot能提供更安全、更便宜的解決方案。

您先前談到了Spot在不平整的表面上的表現(xiàn)。Spot在冰上或濕滑的表面上會(huì)有什么表現(xiàn)?

波士頓動(dòng)力公司在冰和雪上測(cè)試了早期Spot模型，結(jié)果顯示它可以成功地在這類表面上行動(dòng)。如果Spot的腿開始打滑，它會(huì)重新調(diào)整其位置。如果摔倒了，它就會(huì)爬起來。這是Spot相對(duì)于輪式機(jī)器人的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

一旦加裝了Spot手臂，它就可以用來取回物品或在設(shè)施內(nèi)移動(dòng)攝像機(jī)，用以更好的拍攝現(xiàn)場(chǎng)情況。

Spot如何用于核聚變發(fā)電站?

聚變是UKAEA的一個(gè)關(guān)鍵研究領(lǐng)域，也是Spot未來將要進(jìn)軍的領(lǐng)域。在牛津郡的JET實(shí)驗(yàn)中，它可用于從機(jī)器內(nèi)部收集樣品，使得維護(hù)工作可以遠(yuǎn)程進(jìn)行。在法國(guó)的國(guó)際核聚變項(xiàng)目ITER，一些需要日常檢查的區(qū)域是人類無法進(jìn)入的，Spot就可以大顯身手。例如，在核聚變?cè)O(shè)施的一個(gè)人類無法進(jìn)入的地方，可能丟失了一臺(tái)攝像機(jī)。你需要迅速派一個(gè)機(jī)器人到那個(gè)區(qū)域去尋找它。

核聚變的應(yīng)用范圍是巨大的。而作為一個(gè)第一次使用它的工程師，不需要經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的培訓(xùn)，我們就能自信地操作Spot。