來自RACE的工程師正在為核工業(yè)和其他危險工作開發(fā)自主和遠程處理系統(tǒng)，他們開發(fā)了一種類似于狗的靈活的移動機器人，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是一個四條腿的、高自由度的類似狗的機器人，由波士頓動力公司制造。重約30公斤，身高剛過一米。Spot有五個攝像頭——前面兩個，兩側(cè)各一個，后面一個。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。

在可能有風(fēng)險的地區(qū)，可以派Spot來代替人類執(zhí)行任務(wù)，實現(xiàn)遠程檢查等任務(wù)的自動化。你可能想知道什么樣的設(shè)備被遺留在一個存儲設(shè)施中，但由于輻射風(fēng)險，不能派人進去，這就是你使用Spot的地方。

利用Spot的攝像系統(tǒng)，可以通過遠程操作，了解里面的情況，同時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)備是否移動了位置，并將其標(biāo)示出來。

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

國家核用戶設(shè)施“熱門機器人”計劃(NNUF—HR)專注于通過提供使用尖端設(shè)備和專業(yè)知識，加速研究機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和坎布里亞的國家核實驗室。

RACE想把Spot用于什么特殊目的?

Spot是一個非常靈活的機器人，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)要求進行定制。

在RACE，我們通過測試確定它對核環(huán)境的適用性，Spot完全有能力在棘手的地形上進行機動操作。我們讓Spot在一個有不穩(wěn)定木塊的標(biāo)準(zhǔn)化測試區(qū)行走，當(dāng)重量壓到木塊上時，木塊有時會移動。Spot能夠?qū)Υ诉M行補償，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。

波士頓動力公司還將為Spot安裝手臂，我們將測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?是否有計劃將其用于其他退役核電項目?

作為RACE與NNUF合作的一部分，RACE將一個Spot機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行調(diào)查。他們帶著機器人去了那里，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。

與帶輪子的機器人相比，Spot的足跡非常小，不會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進入Spot的部件。為了做到這一點，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能夠進入廢物儲存設(shè)施并識別各種放射性材料，確定哪些是安全的，哪些是不安全。這是沒有輪子的Spot的另一個優(yōu)勢。有輪子的機器人在松散的瓦礫、工具、手套和電纜等障礙物上移動會比較困難，Spot可以很容易地越過這些障礙。所以你可以讓Spot進入一個集裝箱，查看周圍的區(qū)域，并錄制視頻。如果操作人員想看現(xiàn)場情況，可以在Spot的背上安裝一個紅外線攝像機，進行現(xiàn)場直播。

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。通過自動行走模式，可以指示Spot對某一區(qū)域(如存儲容器的周邊)進行檢查。Spot有能力記住這一點并重復(fù)該任務(wù)。這對于核退役設(shè)施所需的日常檢查很有用。

Spot的攝像機還很防撞，如果有障礙物擋住它的去路，它會避開障礙。在一個廢物儲存設(shè)施中，可以通過給Spot編程，在十年或更長時間內(nèi)進行日常巡檢。這顯然可以省去人類做這種耗時的工作。

Spot會成為未來核聚變技術(shù)和核裂變電站退役的攪局者嗎?

肯定會的。目前，其他輪式或履帶式機器人價格昂貴，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。RACE在遠程操作方面擁有30多年的積累，它曾為歐洲聯(lián)合核聚變裝置(JET)管理機器人維護系統(tǒng)。這對研究未來的機器人技術(shù)至關(guān)重要，其中一個重要領(lǐng)域是“數(shù)字孿生”技術(shù)。這是虛擬和物理世界配對的模型，需要高度詳細的數(shù)據(jù)分析，使?jié)撛诘牟僮鲉栴}可以被有效預(yù)測。這對聚變很重要：未來聚變電站的內(nèi)部和外部環(huán)境必須使用機器人和自動化技術(shù)進行遠程維護。

使用Spot將使目前由人工執(zhí)行的許多任務(wù)自動化，從而避免考慮諸如風(fēng)險評估或健康風(fēng)險。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有什么表現(xiàn)?

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

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)移動攝像機，用以更好的拍攝現(xiàn)場情況。

Spot如何用于核聚變發(fā)電站?

聚變是UKAEA的一個關(guān)鍵研究領(lǐng)域，也是Spot未來將要進軍的領(lǐng)域。在牛津郡的JET實驗中，它可用于從機器內(nèi)部收集樣品，使得維護工作可以遠程進行。在法國的國際核聚變項目ITER，一些需要日常檢查的區(qū)域是人類無法進入的，Spot就可以大顯身手。例如，在核聚變設(shè)施的一個人類無法進入的地方，可能丟失了一臺攝像機。你需要迅速派一個機器人到那個區(qū)域去尋找它。

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