柔性机器人革新工业检测，全球首款“蜈蚣”机器人亮相
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柔性机器人革新工业检测，全球首款“蜈蚣”机器人亮相
3月24日，在哈尔滨工业大学（威海）机器人研究所的实验室内，一只外形酷似蜈蚣、头戴探照灯的微型机器人正灵活穿梭于一段复杂管道中。该机器人仅有几十厘米长，重量不足350克，却具备出色的攀爬、转弯及穿越截止阀内腔的能力。它能够从薄板一侧翻越至另一侧，并在平直或弯曲表面上实现柔性贴合，展现出高度仿生的运动性能。
这款名为“链式仿蜈蚣”的小机器人，是全球首款可实现管道、阀门、容器全链路检测的柔性检测设备，由哈工大（威海）软体机器人实验室与核电运行研究院联合开发。该设备已入选“中国制造‘十四五’”成就展，并在国家博物馆展出，是全国300件入选展品中，唯一直接涉及检测技术的5件展品之一。
“能够成为五分之一，实属不易。”哈工大（威海）机器人研究所副所长赵建文表示。这一成果背后，凝聚了团队近十年的技术积累，并与传统工业检修模式展开持续创新与较量。
在核电、热电等大型工业领域，关键设备的检修长期面临停机成本高与安全风险并存的困境。一台1000兆瓦的发电机组停机一天，将损失2400万度电，折合经济效益超千万元。传统检修方式通常需要停机并拆解整条链路，检修周期长达二三十天，且伴随辐照风险及因安装偏差、异物残留等引发的安全隐患。
链式仿蜈蚣小机器人。
为应对上述挑战，部分研究者尝试开发新型检测手段。例如，日本的AIRo机器人曾因灵活的运动能力受到关注，但受限于其刚性结构，难以适应复杂的截止阀腔道。上世纪90年代，国内尚无自主核电检测设备，秦山核电站曾因反应堆异物问题，花费3000万美元请美国西屋公司处理。
“行业迫切需要一款能灵活穿行、无需大量拆解设备的检测机器人。”赵建文指出。2018年，受大亚湾核电站CRDM铜结晶检测项目启发，团队将研究重点转向复杂设备内部检测机器人，随后数年间，仅汽轮机叶片检测机器人就经历了六次迭代。
“只有深入一线，才能打造出真正实用的设备。”赵建文强调。每一次升级，都是对现场工况的回应——管道锈蚀、黑暗无参照环境、垂直爬壁失稳、毫米级缝隙穿行等现实难题，倒逼团队不断优化结构设计，突破小型化器件集成的瓶颈，最终提出“刚软复合柔顺结构”的创新解决方案。
机器人在管道内作业。
“它就像蜈蚣一样，在管道中灵活穿行，即便内部结构再曲折、空间再狭窄，也能主动转向、被动变形、柔顺贴合。”赵建文解释说。头顶摄像头紧贴管壁，将积水、水蚀物、铁锈等图像与数据实时回传，犹如“人眼”亲临现场。单条管线的检测时间通常不超过1小时。
为了提升检测精度，团队还开发了厘米级甚至毫米级的作业工具，包括云台、喷涂、擦拭、打磨与异物抓取装置。最小的机器人仅有9毫米厚，可深入汽轮机通流流道等极为复杂的内腔。而直径仅4毫米的全向云台，因市面上缺乏现成产品，团队专门设计了微型工艺，在放大镜下精细操作，逐步完成制造。
目前，该机器人已在多个重大工程中投入使用。在华能石岛湾核电站，它成功发现并取出不明水蚀物，为管道分析提供了关键数据。在某核电站，机器人检测到施工残留胶带，排除了潜在安全隐患。在另一座核电站，机器人发现汽轮机隔热罩螺栓松脱，帮助检修人员提前制定应对策略，使检修时间至少缩短1天。
从核电到热电，从化工到特种检测领域，该设备已应用于石岛湾、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。
“目前全球尚无与之功能相同的检测机器人。”赵建文表示。团队已获得20余项发明专利，相关技术具有全球首创性。未来，团队计划进一步拓展至化工、市政管网等管道老化严重的领域，建立设备全生命周期健康数据库，为客户的设备检修规程提供系统性解决方案。
让每一个隐藏角落皆可检测，为大国重器和工业动脉保驾护航。这只诞生于威海的“蜈蚣”，正不断深入各类工业设备的“毛细血管”，以柔性之躯，践行着刚性承诺。
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