这群大学生为核电站研发巡检机器人擅长“找茬”懂思考

  提到核电站，大家往往最关心的都是安全问题。众所周知，核电站是24小时不间断运行的，设备正常运行的状态、仪表参数的变化、数据趋势的波动都需要时时高度关注。有没有全天候的“超人”，可以“代劳”完成这些日常巡盘巡检工作？

  带着这个思考，华东理工大学机械与动力工程学院的6位硕博研究生组成创新团队，在易建军老师的指导下，研发了“面向核电站巡检的具身智能机器人”，让“核安全”更安全。这一项目在刚刚落下帷幕的第24赛季Robotex世界机器人大赛亚洲总决赛上，斩获了亚洲创新创业挑战赛创新赛道总决赛亚军。

  巡检是预防事故发生的重要手段。而在核电站的运维管理中，传统的人工巡检不仅耗时耗力，还面临着高辐射风险，传统的巡检机器人又大多功能单一，存在地形适应性弱、复用性差等问题。

  痛点就是机会。项目团队尝试将技术与行业需求相结合搞创新，选择了核电站具身智能机器人这一方向。“具身智能技术融合机器人是一个很有创新性的概念，具身智能虽不是人类，但它可以在与环境的交互中学习技能，像人类一样感知、理解、决策，模仿人丝滑地完成各种动作。”易建军说。

  巡检，不仅在巡，更在检。为此，团队突破传统巡检机器人的设计思路，从轮式具身、融入大模型两个方面做创新，勇敢又能干的核电站“打工人”由此诞生。它运动灵活，可实现自主避障、跟踪追踪等功能，还有一双善于“找茬”的“眼睛”和一个博闻强识的“大脑”，能读取温箱设备。

  “具身智能+机器人”组合，为何能产生如此“魔力”？这位核电站“打工人”背后，到底暗含什么神秘“黑科技”？

  “我们提出了多模态大模型技术，通过融合图像、语音、文本等多模态信息，提升机器人的场景理解和任务规划能力。”小组成员叶杭博进一步解释到，人的大脑就像是一个超级计算机，可以通过看、听、摸来学习新事物，多模态大模型也是这样。比如，想让多模态大模型了解核电站是怎么工作的，就可以给它看核电站的照片，听核电站的声音，读关于核电站的文章等。“这样，它就能渐渐学会核电站的知识，像一个小孩子慢慢长大。”

  有了会思考的“智慧大脑”，如何让机器人“行动自如”？团队通过构建4D语义地图，同时基于深度强化学习的运动控制技术，让机器人不但清楚自己要“去哪”，更知道“该怎么去”。

  据团队介绍，4D语义地图可以使机器人模仿人类大脑去理解环境，为实现更高层次的智能化操作提供信息支持，堪称“保姆级”地图。如同教小孩学走路一样，小组成员通过基于深度强化学习的运动控制技术，让机器人不断尝试不同的动作。“做得好，就给它奖励，做得不好就不给，直到找到最好的方法，最终自己学会怎么在核电站里移动或工作。”

  此外，团队还通过基于数字孪生的信息化监督调度和抗辐射加固这一核心技术，构建了核电站的数字化模型，实现对设备状态的实时监控和故障预测。

  从概念设计到原型机测试，项目团队终于在赛场上迎来了自己的“高光时刻”。这一设计不仅受到了大赛评委的高度评价，也坚定了大家继续推进项目的信心，希望为核电站智能化巡检提供新的解决方案。

  多年来，项目成员所在的机械电子实验室无人系统团队，持续深耕移动机器人领域，围绕相关技术，迄今已申请并获授权发明专利8项、发表高水平学术论文5篇，并取得多项软件著作权。

  机器人的从无到有是一个系统工程，小组成员的系统思维和专业能力也在一次次的研究实践中得到了提升。

  这款“核电站智能巡检机器人”包括地图、定位、规划、控制和感知等模块。6位小组成员发挥所长，分工协作。

  从最初搭建仿真平台，设计通讯接口到完成自主平台搭建，硬件选型，软件平台搭建以及算法部署等，团队遇到了数不清的挑战。

  “没有想的那么简单。”在王超杰的印象里，最令大家头疼的莫过于从仿真到实际的迁移环节。迁移过程中，机载传感器的使用会受到很多限制，还会出现工控机算力不够或电脑过热等问题。

  王超杰分享了其中一次“非常可惜”的调试经历：前面进展非常顺利，但在最后一步，就由于计算机运算能力不够，机身发热严重，导致电脑自动关机了，这在很大程度上延缓了团队的测试进度。出现这样的一个问题后，团队不得不花费大量时间修改算法，使其更精简，内存消耗更低，更适用于算力低的工控机，最终成功克服了这一困难。

  算法的优化、硬件的兼容性问题，以及各种难以预料的“BUG”……叶杭博从最初的机器人操作系统（ROS）新手，到逐渐熟悉算法原理，再到将算法应用到实际的机器人上，期间也遇到了许多难题。他表示：“这样一些问题往往需要深入研究和创新思维，但正是这些挑战激发了学习热情，锻炼了解决实际问题的能力。”

  面对每一个“意外惊喜”，小组成员始终保持积极协作、高效沟通，一起查文献、找案例，努力解决各种技术难题。大家还经常分享各自遇到的问题及相应的处理方法，避免重复“踩坑”，节约了不少时间。研发过程中，指导老师易建军除了启发引导，也化作“暖心导师”，鼓舞士气，校内校外的专家老师们也给了团队很多建议和帮助。正是在一次次的尝试中，小组成员们拥有了更多的获得感和方向感。