2025年11月14日，香港大学教授陈和平在深圳核博会机器人与人工智能论坛发表《智能机器人在核电施工中的应用》主旨报告。
演讲介绍了自身智能机器人在核电施工中的应用，重点围绕管道内部和外部焊缝打磨、清洁、运载以及大型结构件磁吸打磨等场景。报告指出，核电施工环境多为非结构化环境，机器人需要解决逻辑、空间、时间和接触关系，并结合智能传感、远程操作和人机协作来提升精度、安全性与效率。
关键点
1. 报告主题与背景（00:00）
主持人邀请香港大学陈和平教授介绍自身智能机器人在核电施工中的应用，演讲随后围绕核电管道施工需求和机器人系统展开。
2. 核电管道施工的主要痛点（00:46）
核电管道焊接后内部会出现需要打磨的凸起，但管道内部环境不可见，凸起形状和位置不清楚，小管径下人员无法进入。施工还要求较高的打磨精度，不能伤及母材，同时设备必须安全可靠，避免故障后滞留管内，并需要提升人工施工效率。
3. 自身智能机器人需要解决四类关系（02:13）
针对非结构化施工环境，报告提出机器人需要具备自主编程能力。除了大模型擅长处理的逻辑关系，机器人还必须理解空间位置，依据作业过程调整速度等时间关系，并控制打磨、抓取等接触作业中的力，从而实现自动施工。
4. 安全施工依赖远程操作、传感与人机协作（05:06）
核电施工安全性要求高，远程操作需要克服时延问题，否则卡顿可能导致打磨失控或伤及母材。管道内部测量困难且表面反光，需要智能传感技术进行精确测量；许多场景还需要人和机器人协同完成，而非完全由单方操作。
5. 内管道打磨机器人系统（06:35）
团队与中广核合作开发内管道打磨机器人，由驱动模块、打磨模块和控制模块组成，可在弯管、直管和垂直管等复杂工况中爬行，并进行自主定位、规划和打磨。系统面向约二百八十到三百毫米管径，拥有多项专利，已应用于多个核电站，并解决了此前依赖国外系统的技术问题。
6. 内管道打磨效果（09:04）
由于管道内部难以拍摄，展示主要来自监控画面。打磨前后及抛光后的结果显示，表面较为平滑，且未伤及母材。
7. 管道清洁机器人与性能能力（09:30）
基于类似系统，团队开发了管道清洁机器人，用于处理管道内部异物和杂质，由驱动、清洁和控制模块组成。该系统可通过弯管和垂直管，管径范围可按需求定制，并支持自动、手动和人机协作等作业方式。
8. 管道运载车辅助机器人入管（10:45）
为更好地将机器人送入管道，团队开发了可调整方向和高度的管道运载车，使机器人能够顺利进入管内，是面向核电实际应用开发的自主运载系统。
9. 外管道焊磨与挖凿机器人（11:11）
外管道打磨虽然可由人工完成，但劳动强度较大，因此团队开发了外管道焊磨机器人。系统整合打磨和挖凿功能，可针对焊缝检测发现的气泡或裂纹位置规划路径，避免挖得过多或过少，并支持自主作业和人工参与。
10. 外管道系统的应用结果与适用范围（12:31）
外管道机器人展示了打磨前、打磨后和抛光效果，施工过程同样强调不伤及母材。系统可覆盖约三百毫米到一米左右的管道需求，适用于碳钢、不锈钢等材料，并支持自动、手动和人机协作操作。
11. 磁吸打磨机器人用于大型结构件（13:26）
针对钢衬里等大型结构件或较大焊缝，团队开发了磁吸机器人系统，包含吸附机构、传感器系统和自主规划系统。该机器人可在垂直面、底面、曲面和平面上进行自主打磨，也可采用手动或人机协作方式。
12. 总结与拓展方向（15:01）
报告总结称，自身智能技术可帮助机器人进入核电非结构化环境，关键在于解决逻辑、空间、时间和接触关系。相关机器人系统还可拓展到管道检测、石化管道、市政工程、大型结构件打磨、检测和喷涂等领域。
时间线
00:00 - 演讲开场并引出自身智能机器人在核电施工中的应用主题。
00:46 - 首先分析核电管道施工中的复杂环境、精度、安全和效率需求，说明机器人应用的必要性。
02:13 - 随后阐述机器人在非结构化环境中实现自主作业所需的核心能力，包括多类关系理解、远程操作、智能传感和人机协作。
06:35 - 进入系统案例介绍，重点展示内管道打磨机器人及其模块构成、爬行能力、应用情况和打磨效果。
09:30 - 进一步介绍基于管道机器人平台扩展出的清洁机器人，以及辅助机器人进入管道的运载车。
11:11 - 报告转向外管道场景，介绍焊磨与挖凿一体化机器人及其在外部焊缝处理中的效果和适用范围。
13:26 - 随后介绍面向大型结构件和复杂表面的磁吸打磨机器人，展示其吸附、自主规划和多表面作业能力。
15:01 - 最后总结自身智能机器人在核电非结构化施工中的价值，并指出可拓展到检测、喷涂和其他行业管道场景。
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自主智能机器人破解核电施工狭小空间作业难题
香港大学陈和平教授围绕“自主智能机器人在核电施工中的应用”介绍了核电施工场景对机器人技术提出的特殊需求。核电管道内部施工环境复杂，焊接后内壁常出现凸起，需要进行精确打磨，但管道内部不可直接观察，缺陷形状和位置难以预先确定；尤其是约280毫米的小管径管道，人员无法进入，只能依赖专用装备完成作业。同时，核电施工对质量和安全要求极高，打磨必须达到规定精度和表面质量，不能伤及母材，设备也不能在管道内部失效或无法取出。传统人工施工效率低、劳动强度大，而机器人可在狭小、危险和高强度环境中持续作业，因此自动化、智能化成为提升核电施工能力的重要方向。
陈和平指出，自主智能机器人区别于传统工业机器人的关键，在于能够面对非结构化环境自主理解任务、感知现场并规划路径。核电施工现场并非完全规则化，机器人需要同时处理逻辑关系、空间关系、时间关系和接触关系：既要识别目标、缺陷、工具和任务类型，也要确定焊缝、缺陷与自身的空间位置；既要根据材料状态和施工要求调整速度节奏，又要在打磨、抓取、挖凿等接触作业中精准控制力的大小。对于需要远程操作的核电场景，还必须解决通信时延带来的安全问题，避免因卡顿或延迟造成误操作、损伤母材或破坏结构。
在内管道焊缝打磨方面，团队与中广核合作研发了面向核电小管径管道的内管道打磨机器人，主要用于人员无法进入的管道内部焊缝凸起去除和表面处理。该系统由驱动模块、打磨模块和控制模块组成，可在直管、弯管和垂直管中自主爬行，能够定位待施工区域，并根据管道内部情况进行路径规划和打磨控制。机器人当前主要适配约280至295毫米管径，也可根据实际需求定制，并具备通过较小弯曲半径弯管和在垂直管道中稳定移动的能力。其打磨过程强调不伤及母材，支持自动、手动以及人机协作等多种模式。
这一内管道打磨机器人实现了国内相关系统的重要突破，解决了以往依赖国外装备可能带来的“卡脖子”问题，并在智能化水平上形成自身优势。相关系统已应用于防城港核电站、太平洋核电站、创达核电站等核电施工场景，可完成打磨前处理、打磨后修整和抛光作业。由于管道内部难以直接拍摄，施工过程主要依托监控画面观察，但从作业效果看，处理后的管道内壁较为平滑，且未伤及母材。
在内管道机器人平台基础上，团队还拓展开发了内管道清洁机器人，用于处理核电管道内部异物和杂质。该机器人同样由驱动、清洁和控制模块构成，能够通过弯管、爬行垂直管道，并适应不同管道结构下的清洁需求。为提高现场部署效率，团队还研制了管道机器人运载车，可调整方向和高度，将机器人精准对接并送入管道入口，形成面向核电施工现场实际操作的配套作业方案。这一运载车具备自主AGV系统属性，使管道机器人的现场应用更加便捷和工程化。
针对外管道焊缝处理，团队开发了外管道焊缝打磨与挖凿机器人。过去外管道可由人工打磨，但劳动强度高、过程艰苦，且面对气泡、裂纹等焊缝缺陷时，需要精确挖开缺陷区域以便重新焊接。该机器人将打磨和挖凿功能集成在同一系统中，可根据缺陷点位自主规划作业路径，并控制挖凿量，避免挖凿过少导致缺陷残留，或挖凿过多引发新的质量问题。系统支持全自主作业，也允许人工参与，可在自动、手动和人机协作模式之间切换。
外管道焊缝打磨与挖凿机器人目前主要适配约300毫米至1米以上管径，也可根据需求拓展至更大或更小管径，适用于碳钢、不锈钢等不同材料及多类外管道场景。与内管道相比，外管道施工过程更便于拍摄和观察，因此能够更清晰地展示打磨前、打磨后和抛光处理的效果。该系统同样强调在保证处理质量的同时不伤及母材，体现了自主智能技术在高精度接触作业中的应用价值。
除管道机器人外，团队还研发了磁吸打磨机器人，面向大型金属结构件焊缝打磨，可用于钢衬里等大型结构，也适合管道之外的曲面和平面施工。该系统由磁吸附机构、传感器系统和自主规划系统组成，能够稳定吸附在金属表面，在垂直面和底面进行作业，并支持全自主打磨以及自动、手动、人机协作等多种方式。该机器人当前可用于300毫米以上管径及大型结构件的打磨、抛光处理，并已完成测试系统验证。
陈和平认为，自主智能机器人技术的价值不仅局限于核电施工。围绕非结构化环境中的任务理解、感知测量、路径规划和力控作业所形成的技术体系，还可拓展至石化管道、市政管道、管道检测、大型结构件打磨、检测和喷涂等领域。通过解决逻辑、空间、时间和接触关系等核心问题，自主智能机器人有望在更多危险、复杂、高精度施工场景中替代或辅助人工，提升工程质量、安全性和作业效率。
