福岛核事故促日本机器人产业高速发展_9

2019-09-10 15:12

  今年10月,日本新能源产业技术开发机构开发出了两款新型救灾机器人,并拟在福岛第一核电站投入使用。11月底,日本东芝公司也发布了一款四足机器人福岛探索者。这款机器人同样将被用于探索福岛第一核电站,以检测其放射性物质的残留影响。

  福岛核电站因地震和海啸导致严重核泄漏后,苦于本国没有合适的机器人参与探查和抢修,不得不依赖于外部援助。

  在福岛核电站救援和善后的过程中,先后有多个国家的机器人进入过福岛核电站,而唯独没有日本自己的机器人。这也让一向被视为机器人大国的日本非常难堪。为此,日本政府委托新能源产业技术开发机构实施一项灾害对应无人系统研究开发计划,主要的研究内容之一就是研制用于核灾害抢险的机器人。

  在最近东京展览场召开的日本机器人周2012上,日本新能源产业技术开发机构展示了两款新型救灾机器人,用于在发生重大事故和灾害时迅速了解情况并开展修复活动。这两款机器人将于近期正式在福岛第一核电站投入使用。这样,日本的核事故应急救援处置机器人在一年左右的时间里就实现了从无到有,并且具有了实际应用的能力。

  那么,怎样看待日本机器人科研和技术的实力呢?客观地讲,日本机器人的研究水平和技术水平仍然处于世界主要科技强国的前列。日本装备的工业机器人数量遥遥领先于其他国家,尽管近年来总比例有所下降,但仍然占世界现装备机器人数量的一半以上。这从一个侧面说明了日本机器人科研和技术的雄厚实力。

  日本在上世纪末机器人工业应用取得巨大成功后,将机器人的应用领域拓展到医疗、娱乐和服务机器人上,并将其作为一个重点产业进行扶持。这也和日本的国情密切相关。日本是一个后工业化社会,人口老龄化严重,导致服务业从业人口严重不足。日本政府希望未来机器人能够替代人完成料理家务,打扫卫生,照顾小孩、老人和病人等任务,为此进行了大量的投入,鼓励企业和高校进行仿生机器人、娱乐机器人和服务类机器人的研究。

  经过十几年的发展,日本在这些领域的发展已经初具规模,取得了大量的研究成果,在世界范围内也处于领先水平,但同时也忽略了不具有产业化潜力的其他类型特种机器人的研究,这其中就包括核事故应急救援处置机器人。

  这次福岛核事故的发生无疑给日本政府敲响了警钟,日本政府迅速在政策和扶持力度上进行了调整。由于日本机器人基础技术的实力雄厚,在经过一年多的摸索后,他们就迅速找到了机器人处理核事故的合适切入点。

  日本机器人周2012展示的两款机器人,其中一款是小型移动式遥控操作机器人,它研制的主要目的是代替工作人员进入核事故现场进行探查。

  核事故发生后,首要的工作是了解事故现场的整体事故状况,包括损坏情况和核泄漏状况。在这些情况都未知并且随时都可能发生新的爆炸和泄漏的情况下,人员即便穿着防辐射服进入事故现场仍然存在极大危险。此时必须要有具备抗辐射能力的机器人携带各种类型探测设备进入现场,对现场情况进行探查。

  除此之外,为了克服事故现场环境的各种非结构障碍,机器人需要具备较强的越障能力;为了能够在狭小的通道内通过,机器人还要具有较小的体积;为了完成一定的作业任务(如打开/关闭阀门等),机器人还要配备复杂的机械手;考虑到核事故发生后,现场会有大量的积水,机器人还要具有防水、涉水能力。这些能力的具备说明日本的核事故处置机器人的研究已经有了很大进步。

  该展会展示的另外一款机器人不是纯粹的机器人,而更像是一副人体铠甲。事实上,这种机器人的学名为可穿戴式机器人,其机理与美军外骨骼机器人相近。这种机器人研制的主要目的是保护并辅助人员完成事故救援和善后处理工作。同时,这类机器人亦反映出日本借鉴其他国家、其他领域技术进行应用的能力。

  在核事故发生一段时间后,核电站内部状况趋于稳定,辐射强度也会下降到一定水平。此时通过远程遥控机器人的使用已经对内部状况有了较为充分的掌握,需要进行事故救援和善后处理工作。这时就需要人员进入,因为一方面仍然有些复杂的操作任务是机器人无法完成的;另一方面,在某些严重损坏的环境中,机器人的环境通过能力仍然无法与人类相比。而使用可穿戴式机器人则可以相应地解决这一问题。

  可穿戴机器人可以增加人的负重能力,使得人员在穿着异常沉重的防护服的情况下也能够行走自如;同时,还提高了人员的作业能力,使得人员具有更大的力量,从而完成一些特殊的作业任务。

  虽然近日由日本东芝公司研制的一款四足机器人福岛探索者在发布时出现问题,但不能否认日本政府的高度重视和日本自身机器人技术的雄厚基础。另一个重要的原因是,福岛电站发生事故后,已经有来自世界各国的多台机器人深入现场,日本本国亦有各种机器人先后进行现场应用。日本的科研机构从这些机器人使用的过程中总结出大量的经验和数据,这些经验和数据是在人工模拟条件下无法获得的。

  虽然地震、海啸及核事故的后果都是灾难性的,但对核事故处理机器人而言,福岛核电站的事故现场提供了一个世界上独一无二的试验场。可以预期,在未来的一段时间里,日本的以核事故处置机器人为代表的特种机器人技术将会迎来一段高速发展的时期。

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