主题：【整理】为什么日本不能派机器人去处理核反应堆 -- 莫飞

看到河蚌谈日本机器人的文章，俺对这个问题很感兴趣,正好看到IEEE spectrum上的一片文章，跃跃欲试打算翻译过来. 题目叫做Can Japan Send In Robots To Fix Troubled Nuclear Reactors(日本可不可能派机器人去处理核反应堆)? 要是想直接看英语全文，可以浏览

http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/industrial-robots/japan-robots-to-fix-troubled-nuclear-reactors

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日本的机器人研究十分给力，开发了很多世界上最先进的机器人并拥有世界上最好的工业自动化水准。正因为如此，我们要问：为什么日本不能借助机器人来修理因为地震和海啸而毁坏的福岛核反应堆呢？很多人认真地考虑过这种可能性，其中不乏推测和争论。甚至最近CRASAR (德州农机大学机器人搜索救援中心）严厉抨击日本缺乏处理核灾难的机器人的现状。如果可以确信机器人可以帮助处理核灾难，我(作者ERICO GUIZZO，下同 ）愿意率先疾呼：机器人给我上！ 可是现实并不如美好的希望一样简单。 为了理解机器人的能力范围以及他们是否可以帮助福岛反应堆，我请教了数名专家，得到如下的回答。

问：日本是否有能力向核反应堆派遣机器人并完成维修？

答：这是个困难的任务。为了更好的理解困难所在，我们先要对福岛的情况有个大概的了解。一个现存的最大问题是，反应堆和燃料池已经缺乏冷却用水，并且这种情况很可能持续很久。更糟的是，地震，海啸，以及之后的大火和爆炸，可能已经毁坏了反应容器，燃料池，冷却控制系统，甚至反应堆所在的建筑。

这种情况下，派遣机器人需要解决的第一个挑战在于进入建筑。 “移动之困难不仅在于起伏的地形，更在于沟渠和障碍物”，东北大学教授以及IEEE院士Satoshi Tadokoro 如此描述：“移动路线上很可能有机器人不能够通过的障碍，只有人类才能够移开”。

维杰尼亚理工大学机器人专家Dennis Hong解释道，研究人员长久以来致力于开发多样的方法以通过复杂地形，这些技术包括轮轴，仿生下肢，履带，轮轴混合仿生下肢，以及其他方式。但是在核反应堆内，碎片四散，线路纠缠，建筑倒塌，对机器人来说，通过障碍仍然非常困难。

问： 专门的搜索救生机器人是否可以通过复杂地形？有些机器人被用于清除伊拉克和阿富汗的地雷，难道它们不能用于福山的电站么？

居住于亚特兰大的维杰尼亚理工教授 Henrik Christensen说， 的确有很多机器人可以通过复杂地形，包括陡坡和楼梯。实际上，正如一些早先报道，日本可以将这些机器人用于地震后的搜救工作。但是在核电站中，存在无法计数的意外障碍。一个简单的例子是一个关着的门： 可能大多数的机器人都无法顺利通过。

Christensen教授继续补充到，这些机器人需要操作人员远程控制， 这种情况下无线通讯成为另外一个挑战。由于反应堆内的厚实的水泥墙和众多金属物的影响，无线通讯变得非常困难。一个替代办法是采用一条有线链来负责通讯，但是这样的话机器人操作的范围和灵活性大受影响。Christensen教授说：“即使采用光纤，通讯链的长度也很难超过2千米。如此一来操作人员必须非常靠近建筑物才可能返程任务。"

问： 倘若反应堆内的路径相对比较简单，那么派遣机器人是否还有其他的困难？

答： 最大的问题在于辐射：辐射能够毁坏芯片和传感器，甚至抹去半导体器件上的数据。所以如果你希望机器人能够在复杂的环境下持续工作，它必须装备抗辐射的电子器件甚至于很多沉重的盔甲型防护。

如果我们按照以上标准（抗辐射，可靠通讯，强移动性）来建造机器人，现有的科技只能提供笨重而缓慢的机器。德克萨斯农机大学的Robin Murphy博士解释说：”某种意义上你需要一个恐龙一样的机器人：庞大,结实，缓慢，不灵活-- 即使如此辐射仍然可能在一段时间之后腐蚀掉某个重要器件。 你没法估计这样的机器能持续工作多久。"

最后，即使机器人可以抵抗辐射到达正确的位置，我们仍然需要它们能完成复杂的工作，比如开关阀门，打开水泵，构筑管道，甚至运送冷却水。不幸的是，没有任何商用或者研究用机器人鞥完成如此复杂的任务。对于机器人的改进通常需要长时间的调试，实验中会面对一定程度的失败。由于日本的核危机非常关键，当局可能会对采用新型机器人非常谨慎。

问： 难道没有灵活的人型机器人，能在瓦砾上自由行走，开动沉重的机器，忍受火焰和辐射，就像终结者那样？

答：你中电视的毒太深了。即使日本已经建造了世界上最先进的人形机器人，也离终结者那样的机器人很遥远。类人机器人尽管取得了一些成绩，但本质上还属于研究阶段。也许它们可以跑，可以走路，可以爬楼梯，可以跳舞，可以表演某些灵巧的操作，但它们不能修理核反应堆。

土鳖抗铁牛。。

接上

问：在福岛，机器人只能打酱油吗？总可以做点啥吧？

答：是的，有很多机器人可以参与的工作---实际上它们已经开始投入工作了。也许现阶段最重要的工作是辐射检测。 辐射增加到一定危险的程度， 救援人员难以进入建筑物。这时候我们需要机器人作为我们的眼睛检测建筑物内外的危险程度。通过权衡毁坏的程序政府可以考虑有效地方案来控制局势。

Tadokoro教授说至少有一个装备了摄像机和感应器的机器人已经被用来测量伽玛和中子的放射程度。（当然政府也采用其他与机器人无关的办法来监测福岛等地的放射性，包括地面以及空中的直升飞机和飞机）。

在1999年东海核燃料事件之后，日本原子能研究中心制造了一个罐子形状的机器人。 该机器人1.5米高，重600千克，移动速度为每分钟60米，可以接受的1.1公里外远程控制。 研究人员为这个机器人设计了多项功能，包括开门，开关阀门，在管子上钻洞等。 这些功能在福岛反应堆内能够找到用武之地，但是要求机器人必须能在复杂的空间内准确的导航和寻路。

Tadokoro教授补充说如果需要从外部向反应堆喷水降温，并且在卡车驾驶十分危险的情况下，日本已经开发了几种喷火机器人用于向建筑物喷水。唯一的问题在于这些机器人不能抵抗辐射，所以它们必须加盖防辐射保护。教授说现在还不清楚福岛上是否拥有该种机器人。

日本已经向国际上机器人研究机构求助。 很明显日本政府计划用机器人来观察反应堆附近的情况，并且帮助其他清理工作。接到日本政府的要求后， iRobot公司已经派遣了PackBots和Warrior陆地机器人。 法国也派遣了机器人。

问： 是否可能用飞行机器人来窥探建筑物内部？

答： 乔治亚理工的Christensen和危机尼亚理工的Hong建议采用无人机来得到全景图。“我非常惊讶它们没有采用这种方式来提供更好的实况监测”， Christensen说，“无人机可以从很近的地方观察而不会有带来生命的损失”。

美国国防部宣布已经派出“全球鹰”无人驾驶飞机从反应堆上方观察。也有消息声称无人驾驶直升飞机也将被用于监控。但是，日本政府很可能在派出无人机方面持保守态度，因为担心无人机可能坠毁而把事情搞得更糟。

继续抗铁牛

问：机器人成功的修复了BP公司的海湾油道泄露，为啥到了日本就不行了呢？是不是核工业中就不用机器人呢？

答： 核工业中有很多机器人，特别是新近建造的核电站自动化程度更高。但是你不会在电厂里看到机器人们到处跑来跑去。机器人通常用于后处理核电站的核燃料循环利用中。 这些机器人形态上不是自我控制的机器个体，而是遥控的机器手臂处理着高放射性的材料。

德国空间科学中心的机器人研究和机电一体化中心的负责人Gerd Hirzinger说，在六十年代，德国开发了很多遥控手臂用于核电工业， 但是在1989年，中心的后处理核电站被突然关闭（政府决定由一家法国电站进行后处理的工作）， 机器人项目被停止，研究人员转到其他领域。 "但是我同意如下观点：我们应该发展一个成熟的高度可靠的，可以用于全部核电站的遥控技术。

在深海探油项目中，安装送油管道，探井，以及其他仪器的工具都是为了机械手臂或者遥控装置设计的，而不顾及人手的特点。换言之，这些水下机器人，就像人类控制一样遥控工作。这种工作方式没有在核工业中应用。 一些人争论说核工业不该忽视这种方式。 一位行业的先驱Marvin Minsky在30年前曾经如此呼吁重视核工业的机器人应用：

"三里岛（注：美国一个电站，曾于1979年泄露）确实需要遥控装置。 我对核工业处理突发事件的低下能力表示震惊。 在核危机中以及修理反应堆中,我们已经看到现有技术荒谬的笨拙...现在一个大问题是核电站并不是针对遥控操作来设计的。为什么？ 技术还不够够成熟。而且，设计核电站时，我们甚至没有预先为安装未来的遥控装置留下空间。多么恶劣的循环！"

问： 但是人们在其它核危机的时候用过机器人，不是吗？

答：是的。卡耐基梅隆的机器人专家 William Red Whittaker 开发了地面机器人并用于多个核事故包括美国的三里岛，乌克兰的切尔诺贝利。 这些机器人帮助我们拍照和监控辐射，但是除此之外，它们并没有起到更多的作用。

问：为什么日本要求外国公司，比如美国iRobot公司，帮助提供他们的机器人而不是利用本土的机器人？

答：由于二战的原因，日本机器人制造商不可以出口军事用途的机器人。正因为此，日本机器人缺乏处理现实挑战的经验。作为对比，美国机器人，比如iRobot的PackBot以及Foster-Miller的Talon都曾用于伊拉克和阿富汗。

另外一个原因，日本的无线通讯控制非常严格，即使在紧急情况下也不放松对通讯频率的要求。而美国的无线通讯要求要宽松得多。

问： 核工业会加大投资以设计处理灾难事件的机器人么？

我希望如此，但是现实中有很多阻碍因素。核工业从未像汽车制造或者油气开采中一样提倡机器人的应用，因为经济上无利可图。 汽车制造商使用机器人因为他们可以降低汽车成本。石油开采是利用无人操作潜水器因为再无其他办法能够深入水下储油区。核工业没有相应的动力来大规模的采用工业机器人。

(完)

这是我第一次把英语文章翻译成中文。 开始的时候只是觉得好玩， 但是越翻译越觉得这篇文章值得认真读一下。下面是我觉得重要的几点：

（1）一般人提起robot，心里想得是电影里的跟人差不多甚至更聪明更高智商的家伙，但是实际工业中更广泛应用的是相对能力单一的自动化生产或者遥控装置。

（2）高智商的仿人机器人虽然噱头很大，但是现阶段工业应用市场还是很小。

（3）如果在设计电站的时候有所考虑，现在机器人在福岛遇到的问题是很容易处理的。比如机器人难以通过障碍进入反应堆的问题，如果预先设计好一个专供机器人进入的特殊通道，是相对比较容易的。但是正如Marvin Minsky所说， “我们没有预先为安装未来的遥控装置留下空间”。 正常运行的时候一切都好，灾难来了才知道未雨绸缪的重要。

（4）核技术很好，但是本质上核电站还是为了经济服务而不是把安全第一时刻放在心上的。我是学工程的，一般的设计都是在满足一定安全性能的要求最大化性能/经济效益。但是对于生死攸关的项目，一旦安全性能的条件变化了呢？Assumption毕竟不是axiom, 总会变化。地震，火灾，水灾，飓风，海啸...运气不好的时候这些情况就会发生。但是我们准备好了么？ 有多少设计考虑到了特殊情况下，甚至灾难情况的处理？

可以把员工的辐射剂量标准往下压，然后把补贴标准往上拉，这样不就有动力了？

它们估计就要多用机器人了

看她的blog,有些video和照片，特别是水下机器人的报道。但似乎都跟nuclear没有关系

http://crasar.org/author/robinmurphy/