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他用17年的时间让电力巡检机器人走进群山峻岭

北极星输配电网  来源:能源评论•首席能源观  作者:侯婷 吴琼珊  2018/5/8 15:40:43  我要投稿  

北极星输配电网讯:《三体》作者、曾经的工程师刘慈欣曾把科幻分为两类:天马行空的内容属于软科幻,有扎实想象和落地可能的内容,则是硬科幻。

同为工程师的张斌,也喜欢硬科幻,喜欢里面那些重科学、能落地的点子。

 

张斌是鲁能智能机器人事业部的副总经理、技术总监,他的童年在济宁汶上度过。父亲文革前就读于山东大学,毕业后分配到汶上的一家工厂。图纸、机器、仪表等等,都是张斌从小常见的元素。

但他真正意识到自己“实用性思维”,还是因为父亲开玩笑似的评论。

“当时家里但凡出现一个新玩具,我和弟弟对玩具的原理都很好奇,但我弟弟都会观察、思考研究玩具的原理,而我喜欢动手把它大卸八块,直接分解成零件,一看究竟。我父亲看到之后说,弟弟长大之后,适合做理论研究类工作,而我更适合做动手类的技术工作。”

若干年后,父亲的话成了现实——弟弟当上大学教授,而张斌成为工程师,巧合是两个人工作都和机器人相关。

张斌第一次接触电力巡检机器人,是2003年。

这一年,GPS导航技术刚登陆北京、上海、广州和天津四个城市,国内其他城市的导航地图尚未绘制完成;一项名为“经典故事”的声音识别技术,在那一年美国中央情报局悄悄拿出,用来识别半岛电视台播放的萨达姆讲话是真是假;红外摄像技术也是在不久前才走出实验室,被南方的少数科技公司研制成小型摄像机,开始试探着向市场投放。

而张斌需要做的,就是把上面这些高端、前沿,很多人甚至闻所未闻的“黑科技”,统统集成在一起,还要实现机器位置感知、自动行走转向、自动检测变电站设备、自主充电、24小时不间断运行等目标。

 

目标很高,但张斌意识到,“高大上”固然很好,但实际操作中也会出问题。所以在进行巡检机器人产品化的一次讨论中,他大胆地提出这个不同的观点,并拿出了一种简单、更容易落地的设计模式——两轮驱动,通过差速转向以及更简单的整体架构。这个极简方案最终被采纳,并一直延续到第六代机器人。

 

但是,极简并不意味着简单,虽然在整体设计上做了“减法”,在具体落实上,张斌还是做了两种“加法”。

一种“加法”,是为单一技术“加码”,帮助其找到搭档,比如GPS导航。

最开始,他们想用GPS导航控制机器人。测试时效果也特别好,导航精度用在最新一代机器人上都可以了。但把机器人移到变电站设备区的时候,全都傻眼了——机器人因为过强的电磁辐射,怎么也搜不到GPS信号,完全找不到北。

后来,他们先尝试改造,比如增加天线,加强信号强度,但改造的结果仍然无法满足不同环境的要求。直到张斌却提出了一个“组合导航”的方案——一种导航满足不了,就增加一种,把两种结合在一起,满足不同条件的需求。

 

另一种“加法”,是给大众化技术“加料”,变成适合机器人的定制款。

因为没有先例,需要“加料”的技术不止一个,但让张斌印象最深刻的是云台。所谓云台,是机器人安装摄像头的一个部件,通过控制云台旋转或利用程序让云台自动旋转,以达到全方位扫描监控的功能。

当时,没有太多厂商直接供应电力机器人零件,所以千挑万选后确定的云台,仍然存在一个漏洞——云台上有两根电缆,就像一个人多长了两根辫子一样,不仅影响美观,在运行中一旦被弄断,就会影响到机器人的稳定性。张斌想让厂商按照他们的需求,对云台稍做改装。但这个要求不仅直接被拒,对方还放了话:“一旦打开,后面设备出什么问题我们就不管了”。

既然这样,张斌干脆决定买过来,自己改。

他们先对云台进行测绘,对关键零件进行改造,改造出电缆可以穿过的孔道,把电缆放进去,在里面规划出一个走线的空间。原以为可以成功了,但做好之后没出半个月,内部穿好的线缆在云台运行的反复运动中被磨断了。当时,大家比较丧气,但是毕竟已经走出改装的一大步,不就是反复运动造成的线缆摩擦断线吗?那么就找到摩擦点,一方面合理走线、增大走线路径我们减少摩擦,一方面选择防护套、选择抗磨线缆提高抗磨性能,一次不行两次,两次不行三次,终于云台的运行可靠性满足了机器人运行要求。

有意思的是,那家提供产品的公司,在几年后也开始生产类似的产品,而模板就是张斌后来改装成型的产品。

 

2013年,国家电网公司对电力巡检机器人的集中招标开始,这无疑带来了更多订单和机会,但也意味着对机器人各种指标的规定更加详尽。在很长一段时间里,张斌每天晚上下班后,都会组织团队再来头脑风暴,大家坐在办公室,摆开产品的细节,“死磕”可靠性。

一位同事回忆,张斌那时候的要求“非常细、非常细”,因为“几乎每个零部件特点,他都会挑出问题,甚至是半年、一年之后可能出现的问题。”

 

当下,市场上已经逐渐出现了一些同类产品,这或许意味着,电力巡检机器人的成本竞争将很难避免。张斌看来,成本需要持续优化,但稳定仍然是最重要的,他说,会尽可能地选用多个厂家的产品,以实现替换、减少成本。但是只要涉及到核心组件,即便性能已经非常接近,我们还是会保守一些,选择之前的产品。

差之毫厘、失之千里,人的命运如此,机器人产品的质量也是如此。所以,张斌说的保守,并非谨小慎微,而是对正确路径的坚守。

原标题:他用17年的时间,让电力巡检机器人走进群山峻岭

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