福島施救：機器人從缺陣到“粉墨登場”

　　“日本的機器人無處不在，除了核電站。”

　　隨著福島救援工作的持續延長，日本救災手段的技術含量之低引致一輪批評聲浪。事實上，記者查閱文獻資料表明，防核輻射機器人其實并不新鮮。

　　最早開展研制的是美國，上世紀40年代，美國阿貢實驗室研制出一臺可操作放射性物質的機械手。1977年，日本早稻田大學開發出第一臺可用于核電站巡檢的雙足機器人，可完成檢查和開關電站閥門、處理放射性污水等增強操作。隨著美國三里島、蘇聯切爾諾貝利核事故的相繼發生，包括美、法、德在內的一些國家紛紛加大核電站機器人的開發力度。無論是可執行的動作種類、行動的靈活性、電池的工作壽命，還是傳送信號方面，都得到了全面提升。日本亦不例外。現在，世界上各類核電站機器人已不下數百臺。

　　但是，在反應堆安全殼內外執行任務是完全不同的情況。即使進入安全殼，反應堆運行時和停堆時情況也完全兩樣。福島的難度在于，要在堆芯仍在熔化、反應時，進入安全殼內部，這不是一般的核電站機器人能完成的。事實上，目前絕大多數核電站機器人都只能用于停堆時的巡檢和部分簡單操作。

　　據核電專家介紹，當電站運行出現故障時，過去通常的處理方法是先將整個核電站停機，再實施人工或機器輔助檢修。這種檢修一般需要好幾天，每天經濟損失可達上千萬元人民幣。為減少經濟損失，對能在反應堆運行狀態下進行檢修的機器人的需求變得迫切。

　　中科院沈陽自動化所是我國研制工業機器人的重鎮。該所機器人學實驗室研究員李斌向《科學時報》記者介紹，放射性物質裂變時釋放的高頻貝塔射線，很容易造成電子系統瞬間失靈，受影響最大的是攝像頭。由于使用了光電傳感器，攝像頭內部元件同時受到光脈沖干擾和強電磁輻射干擾，一旦其損壞，場外控制就無法有效進行。為保證其有效工作，通常除選用特殊材料，還要對某些元件進行“加固”處理，其中包括實施一定的防護。

　　這并不是全部。由于既要對設備采取一定防護措施，又要保持通訊暢通，因而不能全封閉。“這是一對矛盾。”李斌說。事實上，2009年河南輻照食品廠發生事故時，情形與此類似。鈷60放射源升井后，被意外卡住無法下井，被裸露在空氣中。當時也考慮過送機器人進去，但是輻照室強大的屏蔽性使信號無法穿透。這正是所有核電站機器人普遍面臨的問題。當然，也可以采取有線連接。這可能是更為穩妥的辦法。讓機器人牽著一根長長的尾巴鉆進去，或者干脆將機器人做成蜈蚣或者蛇的形狀。這正在成為一種趨勢。

　　地震發生后，李斌和日本東北大學的同行進行了交流，他只聽說有地震救援機器人參與搜尋幸存者，卻沒有聽說進入福島核電站的。而且地震之后接踵而至的海嘯，也使這幾個專為震后廢墟搜尋而設計的機器人失去了用武之地。

　　李斌解釋說：“核工業機器人和地震救援機器人有很大不同，后者主要用于在倒塌的廢墟中搜尋被掩埋的生命，而一旦路面塌方、海水上涌，這種機器人就無能為力了。”可見，環境的一點點變化，對機器人研究來說就是很大的挑戰，往往需要重新立項、重新研制。“很多樣機研制出來，可能一輩子都用不上”。

　　這表明核電站機器人的一個特點，即并不存在萬能的通用型機器人，只有能在特定環境下完成特定任務的機器人甲或機器人乙。由于可完成任務種類單一，這類機器人在嚴重事故發生時往往大打折扣，往往需要出動一群，而不是一個。

　　3月17日，法國《世界報》報道稱，國際原子能機構曾發出通告，向全世界征集可在核電站工作的機器人，法國人率先向日本伸出了橄欖枝。緊跟著，德國、美國也相繼收到日本求援。理性的德國人要求日本提供福島核電站盡可能齊全的數據和需求，以配備最合適的機器人。

　　而在國際電氣電子工程師協會（IEEE）一則探討機器人技術的專業博客上，來自加州伯克利的資深作者Even透露了美國iRobot公司的援日詳情。這家由麻省理工學院媒體實驗室創立的著名機器人公司，前不久接到日本自衛隊求援后，已經派出兩臺機器人Packbot和Warrior，于3月18日隨技術人員趕赴福島第一核電站。

　　消息稱，這兩臺機器人將在到達后進入反應堆內，由經過美方培訓的日本人在600米以內的防護掩體后實行遠程控制。Packbot主要用于檢測和傳送實時信息，包括溫度、伽馬射線強度、爆炸氣體濃度及有毒化學物質的信息，它即使完全淹沒在水里也可以工作；Warrior體形則大得多，不僅可攜帶68公斤載荷，還可以用機械臂舉起90公斤重量，它將扮演“消防隊員”的角色，使用軟管往熱區噴灑冷卻水，此外它還需要像拖車一樣拽著Packbot前進。

　　李斌告訴記者，針對福島核電站救援工作的特點，所需機器人可分為兩類：觀察型和作業型。“觀察”指攜帶攝像頭、溫度和壓力傳感器以及輻射強度檢測儀等進入后傳回現場數據，“作業”內容包括切割、搬運放射物質、關閥門、噴水等。從目前來看，最緊迫的作業任務仍是迅速注水降溫，然而這么大量的水，要求機器人具有很高的負載能力，一般機器人“負載根本跟不上，時間也來不及”，李斌推斷，即使有機器人參與，也只能是以觀察型為主，作業主要還得靠人工。

　　事實上，能量問題是考驗機器人執行能力的另一大瓶頸。科幻電影里出現的那種能量密度很高、體積又輕巧的能量塊至少目前還沒出現。機器人Warrior和它的伙伴究竟能否順利完成任務，目前都還是未知數。

　　更重要的是，為特定環境服務的特種機器人，由于幾乎沒有機會進行試驗，因此研制者與核電站所有者必須就設計數據、運行需求和事故狀況進行精確而及時對接。否則，日本盡管可以誕生阿西莫這樣的機器人明星，可以制造月球車這樣為公共事業服務的機器人，但假若有下一次核災難發生，這種機器人集體缺陣的尷尬局面恐怕仍難避免。

　　盡管機器人的征召如此艱難，不過很快，福島核電站里就將出現歐、美各國機器人的蹤影，而來自中國三一重工的長臂泵車也將在反應堆外實施遠距離噴水任務。這既是與時間的賽跑，也是一個多國科技的競技場。然而，這絕不僅僅是一個技術問題。