新“人”上岗

二十年默默坚守，他们的机器人成为探查灾害现场的最后希望。

姚辰（中国科学院沈阳自动化所研究员）:在核方面没有太多经验，机器人在现场“牺牲”了。

十年如履薄冰，他们的机器人在凶险的超高压输电线上向世界空白迈出第一步。

王洪光（中国科学院沈阳自动化所研究员）：一旦作出的决定是错误的，那将导致不可收拾的后果。

图1 姚辰研究员（中）在操作机器人

图2 “灵蜥”机器人

图3 新“人”夹起鸡蛋

2011年5月25日，是新“人”上岗考核的日子，考场在沈阳自动化研究所的科研生产大楼。考核的题目是：新“人”的手夹起生鸡蛋。为协助新“人”上岗，迫使一位高人走上前台。

姚辰，47岁，身高180厘米，体重110公斤。从事机器人研究25年。（图1）

一辆可在不同环境中奔跑自如的小车，有一个响当当的名字，叫“反恐防爆”机器人，看上去个头不大，但是它的体重有220公斤，它前面的铁手，可以夹起13.5公斤的重物。姚辰今天要做的，就是要用这位新“人”的铁手夹起一颗生鸡蛋，听起来有点像让张飞绣花的味道。（图2）

姚辰：它接触的都是危险品、爆炸物，比如它要对雷管进行处理，就要轻拿轻放，动作准确是必须的。

从1991年起，在国家“863”计划支持下，姚辰在沈阳自动化所开始研制“反恐防爆”机器人，他为这款机器人起了个很特别的名字——灵蜥。

姚辰：当它手臂伸展，四条腿再立起来，就像一条蜥蜴。

蜥蜴和恐龙是同一时代的动物，它没有灭绝，说明它生存能力、适应能力特别强，“灵蜥”寓意机器人有很强的生命力。也希望它能善解人意，心有灵犀一点通，取灵犀的谐音，就是想让它能够通达人意。

在姚辰带领的研制团队中，能够熟练操作“灵蜥”的人不在少数，但遥控“灵蜥”的铁手夹起鸡蛋并保证蛋壳不破，到现在还只有姚辰曾经完成过。在这一点上，倒像是他与机器人心有灵犀了。

图4 反恐防爆奇兵

图5 王洪光研究员在测试

姚辰：对它有一种感觉，这种感觉可能是天赐的。实际上，也是在逐步研发、试验过程中产生的。

一位是顶级的高手，一位是准备上岗的新“人”，这样的合作，要一次性完成考核感觉有点难。

鸡蛋被随意放在现场的一只大木箱上，这样又增加了夹蛋的难度，而现场所有的人都没意识到，这个“随意放置”其实隐藏了一个不小的陷阱。

考核夹鸡蛋，这是一个关乎团队荣誉和机器人上岗的大事，老姚周围的年轻人都立直身子，睁大眼睛，不时地根据自己的观察提着建议。而此时，只有姚辰自己知道，他遇到了一个出乎意料的麻烦。

仅仅夹住了半个鸡蛋，这个结果似乎并不能让人十分满意。那么，到底是什么原因造成这样的结果呢？从机器人自己的录像中，找到了其中原委。

当机器人仰着身子爬上登箱的台阶时，大木箱的边沿正好挡住机器人下方的摄像头，让老姚无法看到鸡蛋的水平位置，只能通过机器人手臂上的摄像头垂直观察鸡蛋，这样下手的深浅就失去了参照。

姚辰：在观察时少了一个方位，真的很难拿捏。

对于夹鸡蛋来说，受力不均最容易损坏蛋壳，最难的就是这种夹住半个，用力小了夹不住，用力大了会夹破蛋壳。

最终，新“人”通过了考核，可以上岗了。

在姚辰操作机器人夹鸡蛋时，只有与他共事25年的李小凡坐在旁边静静地看着，没有说一句话，李小凡知道，这时老姚需要安静。

2009年10月，在一个特殊的火灾事故现场，李小凡曾亲耳听到老姚的大喊。

李小凡：突然一声“别吵吵了”让大家一惊，随即大家马上明白，在现场最紧张的还是他，而不是别人。他需要安静。

姚辰：因为李老师在旁边，他对现场观察得相对仔细一些。我当时精力集中地在操作，对其他没有感觉，说了一些什么，做了一些什么都不知道。

2009年“灵蜥”机器人留下的火灾现场录像，是机器人上的四台摄像机分别拍摄的，也是火灾之后，人们第一次看到里面的情况。而“灵蜥”机器人却“牺牲”在老姚手上。

失火的地方是一个对货物进行消毒杀虫的辐照中心。火灾过后，由于不知道辐射装置的具体损坏情况，所以救援指挥部决定先让机器人进去观测。沈阳自动化所的姚辰、李小凡等四人，作为“灵蜥”机器人技术顾问，被邀请到现场。

姚辰：到了现场，人家还是让我来操作，因为操作手没经历过那种环境。我们其实也没经历过，敢于去操作，是对“灵蜥”机器人比较熟悉。就像自己养活的一样，它每走一步，每一个特性，它有什么优点，有什么不足，我们心里比较清楚。

“灵蜥”机器人原本是为反恐防爆设计的，使用环境以人们正常生活场所为主，即使是处理危险物爆炸物，也是在环境未遭破坏前进行，而大火留下的残破现场绝对是“灵蜥”的噩梦。

姚辰：真是形势所迫，那种环境、那种情况，就跟打仗一样。你只能去完成好，不能不去做。只要有一线可能就要去做。

火灾现场的通道图显示，左边的通道已被烧毁的货柜堵死，机器人只能从右边通道下端进入，沿着“弓”字型通道走到上面中间的位置，观察辐照大厅内放射源的情况。当机器人刚刚走到中途时，四个画面中有一个开始出现点点雪花，人们最担心的辐照泄漏出现了。

姚辰：只有唯一一条救援通道，你做成做不成，机器人绝对不能坏在通道里，阻碍后续的救援工作，压力非常非常大。

李小凡：我非常理解他的心态，当时他出的是冷汗，而不是30多度高温环境烤出的热汗。

辐照中心的通道设计，一开始就考虑到了屏蔽辐照射线，在通道里面无线电遥控不能使用。在机器人多次进出通道过程中，李小凡都会通过有线控制，把机器人送到所能到达的最里端。

李小凡：觉得我应该去进入这样一个环境，因为必须有人去。如果让工人去，他对机器人不如我们技术人员熟悉。

姚辰：机器人的任务，是从通道进入到大厅内， 90万居里的辐照源，9秒钟就会致人死亡。

经过六次努力，“灵蜥”机器人终于进入辐照大厅，在离辐照源2.5米的地方，作近距离观察，因遭受强烈辐射而变红的画面，预示着“灵蜥”最后时刻的到来。（图3）

姚辰：有人观察火灾毁坏情况，有人观察通道情况，不知不觉中超出了预定时间。准备返回时，“灵蜥”出了问题。那个时候“灵蜥”已连续工作了52分钟。

在有巨大压力的情况下，姚辰、李小凡他们完成了艰难的任务，松了一口气。但“灵蜥”机器人“牺牲”在里头，又让他们有点酸楚的感觉。

唯一让姚辰欣慰的是，“牺牲”的机器人已经进入大厅，并没有挡住唯一的救援通道。事后他们对机器人的“遗体”进行了详细解剖。

姚辰：它各部分和具体器件受辐射的程度，损害的程度，今后应怎么防护，加防护到什么等级，我们都得到了第一手数据。现在做的“灵蜥”机器人，可以在这种环境下完好无损地工作至少四个小时。

1982年进入沈阳自动化所时，姚辰是个体重60公斤的帅小伙，如今已变身东北大汉的他，和他的团队一起，默默地用了20年的时间，把“灵蜥”机器人打造成了反恐防爆的奇兵。（图4）

姚辰：我们团队最主要的一个特点就是韧性比较强。我坚信一点，任何事情只要坚持都有做成的可能，不坚持绝对没有可能。

姚辰的团队凭借韧性在向机器人的世界级水平挺进。

就在“灵蜥”新人成功通过考验的那天晚上，在锦州市某宾馆的房间里，沈阳自动化所的另一队人马，也在为一位新的高空作业机器人上岗忙碌着。

动没动？没动啊。后退呢？后退动了。摄像头动了，看一下清晰度。这个行了，测双轮后退……

这是他们到外地做实验，入住旅馆后必须要做的一项工作，是一个不能逾越的死规矩，制定这个规矩的人就是团队带头人王洪光老师。（图5）

王洪光：在家里最后一轮测试做得再好，第二天实验之前也必须再测一次，因为我们输不起。

今年46岁的王洪光是一个与姚辰同事13年，并有着同样机器人梦想和执着理念的人。

王洪光：搞科学研究，不希望做一个事情没有结论，总要把它做出结果，哪怕这条道验证出来是错误的，这么样做行不通，那也是个结论。我们的机器人曾掉下来三个，哪一个机器人也得几十万元，上百万元，但比起电力线路运行的损伤，人员可能的危险，那就不算什么损失了。

头天的一场大雨换来了清爽的蓝天白云，但平静的线塔之间却隐藏着另类杀机，能听见高电压状态下电晕嗡嗡的声音。

锦州超高压500千伏通辽2线69号塔现场。（图6）

工程师按预定程序，麻利地组装起机器人，做着上线前的最后一次地面测试，这是王洪光制定的第二个死规矩。

王洪光：基站放在车里，离实验现场100多米。基站和机器人之间的通讯正常非常关键，这是一条生命线，机器人上线之前一定要做通讯测试。虽然它上线后有局部独立行走和跨越能力，但还要受到远端基站的监控。

电力工长宣读：电力线路第二种工作票，单位锦州供电工区，编号0105004，负责人杜江……

当这样的宣读声音响起时，现场气氛一下严肃起来。背后的铁塔高45米，电压500千伏，是日常使用的220伏电压的两千多倍。所以从此时起，每一个人的每个动作都必须保证百分之百正确，任何失误都可能带来永久的伤痛。

王洪光：不但你的事业划句号，你还会给同样做这类研究的人带来负面的影响。

在宣读工作票时，王洪光一个人悄悄地来到百米之外的汽车上，与机器人操作手做了简单沟通：图像信号怎么样？稳定不稳定？数传呢？语调平稳，不慌不忙，没有丝毫的紧张。

王洪光：实际上这是很难做到的，你有压力，但又绝对不能表现出紧张，你要乱了阵脚，下面还怎么做？尤其在实验阶段，操作手做错了指令，机器人可能就会掉下来。

2001年，锦州超高压局提出联合研制电力巡检机器人的意向，王洪光才走进超高压输电这个陌生领域。第一次论证会就被电力专家泼了一盆冷水。

王洪光：电力专家说，你们不了解我们线路环境，条件太复杂，要求太苛刻，你们做不出来。

中国科学院沈阳自动化所被誉为“中国机器人的摇篮”，是国内最早开展机器人研究的单位，而王洪光又是这里走出来的航天自动控制专家，航天难题都能突破，高压线上的事儿能有多难呢？

图6 超高压500千伏通辽2线69号塔

图7 王洪光紧紧盯着线上的机器人

图8 机器人平稳地在线上行走

王洪光：当时觉得以我们的实力和积累，做一些实验性的改装，熟悉一下线路环境，了解清楚需求，就可以做成这件事情。事实上却不是这么回事，花了10年的心血和精力才做到现在这样。

空中传来嗤嗤的放电声，让第一次经历这种情况的人心里一颤，现场的其他人也都紧张了一下，这是机器人必须要闯过的第一关。

王洪光：那“刺啦”一声，是静电，虽然能量不大，但是电压高，有几千伏。对机器人有影响吗？

王洪光：没有影响，但你做得不好就会有影响，这是一个技术秘密。也是我们前三年重点解决的科研难题。上塔“刺啦”那一下，有些元件就会被击穿，机器人马上就坏掉。

69号塔上来就给实验一个下马威，机器人首先要跨越一个悬垂线夹，这是整个实验中最容易出现问题的环节，需要操作手高度警觉，15个步骤必须分毫不差。

王洪光：比如很容易方向转反了，就会导致机器人掉下去。

橙臂升起，打开。王洪光下达着指令。

在最不该有风的时候风来了，单臂前进的机器人开始摇摆，现场气氛一下子紧张起来，塔上的工人也都探过身子，似乎想帮机器人一把，地上王洪光拿着望远镜，紧紧地盯着。（图7）

王洪光：这是最让人难以抉择、最揪心的时刻。如果是两个轮子正常行走，最坏的结果是摇摆完脱线，轮子不在线上，但臂还是会挂住机器人的。但为了做这种越障动作，就得单轮在线上，最坏的结果就是机器人掉下来。

橙臂闭合。王洪光毅然下达了指令。

险情终于过去，工人师傅也都坐直了身子。

王洪光：其实最担心的还是系统在强电磁场环境下通讯中断，通讯中断意味着地面基站对机器人失去掌控，就像风筝断了线一样。第一年的大量实验就是解决通讯稳定问题。

王洪光：直线塔数量最多，耐张塔数量少些，把这两个塔型跨越了，这个机器人就可长距离地行走了。

接下来的实验进行得异常顺利，顺利到王洪光自己都有些疑惑了。

以前在巡线的方向能感觉到摆动，今天走得很平稳。

机器人在线路上前进了大约100米，而王洪光老师像巡线工人一样，拿着望远镜，一直在下面跟着，时刻观察着机器人的情况，随时发出各种调整命令。（图8）

王洪光：做实验的时候，你会忘记天气的变化，比如原来是四级风，做着做着可能就变成六级了，这时问题就来了。风太大时要等风小了再做，但谁知道它会不会继续加大呢？通常在这时，能源已经消耗得差不多了。

就在王洪光准备下令让机器人返回的时候，在基站指导机器人巡检的电力技术人员要求多停留一会儿，他们要认真观察某个位置，判断那里是否真的有了问题。机器人远距离探测技术等于把人的眼睛移到高压线前，还能解决跨江跨河人无法行走地方的检测。

技术人员说，以前检测间隔棒，得有非常丰富的经验才知道消震件缺不缺，连接部位有没有磨损。现在有了远距离探测技术就可以拉近看清楚了。你看，棒里面的胶粒没了，磨线了。（图9）

机器人第一次上岗，就发现了这样一个非常隐蔽的问题，可谓是出师大捷。

下午两点30分，当最后一名电力工人从铁塔上下来之后，王洪光老师的心才算真的踏实下来，实验历经4个小时圆满结束。

王洪光：我觉得在未来3到5年之内，我们应该至少做出2到3种机器人，为电力部门的检测和维护作业服务。（图10）

而今年王洪光老师的最大梦想是，在冬季到来时，能有某个超高压电网支持他的机器人做一次真正的除冰实验。

图9 探测到了磨线隐患

图10 新型检测机器人