日本福岛核事故后，深入核电站内部操作机器人成为了公众关注的焦点之一。核电机器人在福岛第一核电站中拍摄到的图像让人们更切实地了解了电站内部的真实状况，尤其是在福岛核电站危险区域的监测及瓦砾的清除工作中，核电救灾机器人更是发挥了重要作用。随着世界核电的可持续发展，核电机器人的应用也将日益广泛，并将向更加小型化、智能化、实用化方向发展。
世界核工业机器人研发现状
自核工业诞生之日起，世界各国对核用机器人的研究从未停止过。早在上世纪40年代，美国阿贡实验室就研制出一台可操作放射性物质的机械手。而自上世纪80年代以来，包括美、法、德在内的一些国家纷纷加大核电机器人的开发力度。如今，无论是可执行的动作种类、行动的灵活性、电池的工作寿命，还是传送信号方面，核电机器人都得到了全面提升。
核工业机器人主要包括关键核设施维护机器人、核事故处理与救援机器人和小型爬壁式监测机器人。
关键核设施维护机器人
关键核设施维护机器人主要是对关键核设施的维护、退役及放射性废物处理。对关键设施进行维护，是核工业机器人最早的应用目标。20世纪80年代，美国、日本、法国、德国等国研究并开发了一系列产品。美国Odetics Incorporated公司研制的六足移动机器人，可在平面上自由移动，利用安装在其上的小型机械手，执行维修操作。西屋公司研制了可用于核电站蒸汽发生器的检修，可进行小尺寸的补漏，并对补漏效果进行测试的机器人，还研制了用于污染物清除的机器人。日本早稻田大学1997年开发了第一台用于核电站巡检的双足机器人样机。此外，日本还研制了核设备维护和检测的双臂机器人，通过远程操控可操作质量10千克的部件，还为国际热核聚变实验反应堆计划ITER研制了毯式舱替换机器人。法国、德国研制了用于核反应堆检修的机器人和用于蒸汽发生器检修的机器人。
近年来，韩国和印度的核电机器人也取得了极大进展，分别研制了喷嘴盖安装与移除机器人和核废料处理机器人。我国从20世纪90年代中期也开展了核工业机器人的研究，研制了分别用于蒸汽发生器和稳压器检修的机器人，以及可用于去污、取样、维修等的遥控移动式机器人样机。
核事故处理与救援机器人
核事故处理与救援机器人，即利用轮式、履带式移动机器人，携带操作设备，进入事故现场，开展事故处理与救援相关工作的机器人，主要用于发生严重核电事故的情况。早在切尔诺贝利核事故发生后，核电机器人就被用于核事故处理与救援。但当时除了一台德国产机器人坚持超过了20分钟外，其余机器人几乎都在短时间内失去了作业能力。这是因为核电站所泄漏的强辐射，会使没有进行特殊防护的机器人电子设备（控制器、通信设备等）很快失效。为开发能在强辐射环境下开展工作的机器人，美国能源部及宇航局NASA联合资助了代号为“先锋”的项目，所研制的机器人于1999年5月进入切尔诺贝利核电站封堆后的“石棺”。日本福岛核事故后，美国、瑞典等国的核电机器人先后进入现场，进行监测和清除工作。
福岛核事故发生后不久，美国即向日本派出了iRobot公司生产的4台机器人Packbot和Warrior。Packbot主要用于检测和传送实时信息，包括温度、伽马射线强度、爆炸气体浓度及有毒化学物质的信息，即使完全淹没在水里也可以工作；Warrior体形则大得多，不仅可携带68千克载荷，还可以用机械臂举起90千克重量，扮演“消防队员”的角色，使用软管往热区喷洒冷却水，此外它还需要像拖车一样拽着Packbot前进。东京电力公司已利用该机器人进行了检测福岛第一核电站1、2、3号机组的辐射剂量，并进行了较重的放射性碎石清理工作。同时，东电公司还订购了6台瑞典BROKK核电机器人，一台用于现场探测，其余5台用于现场废物的清理。福岛第一核电站厂房内的瓦砾清除和废物处置作业主要由BROKK核电机器人来完成，预计后期还需要更多的机器人进行后续工作。据了解，BROKK机器人具有一机多能、相对重型的特点，可以完成复杂的工作。配备的种类繁多的工具头可在操作中快速更换，不需人工干预，令全程遥控代替手动操作成为可能，更便于在放射性环境下的应用。此前，BROKK公司还为切尔诺贝利核电站事故现场提供过9台不同型号的机器人。
小型爬壁式监测机器人
小型爬壁式监测机器人主要用于核电站安全性的全面监测，即利用小型、智能、爬壁式机器人，携带多种先进传感器，对核电站内的核辐射强度、氢气浓度、烟雾浓度、关键设备及管道的破损情况进行监测，以及时发现问题。
比较典型的是西班牙研制的可用于检测柱状容器（如蒸汽发生器）和大直径管道的爬壁式监测机器人。该研究团队还研制了用于沸水反应堆清水墙检查的小型自主机器人，能够沿着专门布置于管道间的导轨运动，利用携带的摄影机和其他传感器进行常规检查。英国核电公司于20世纪90年代在Magnox核电站反应堆压力容器上使用了两种类型的远距离爬行小车。法国也研制了可进行放射性检测的核电站机器人，在北京召开的第十一届中国国际核工业展览会上，法国SRA SAVAC公司就展示了如坦克般可对核屏蔽热室进行放射性检测的RICA2核电站机器人，以及可像壁虎一样吸附在铁板上爬行进行检测的核电站机器人。加拿大安大略发电公司委托OC Robotics公司设计并建造了蛇形机器人，并于2010年装配了蛇形臂监测机器人设备SAFIRE，对加拿大CANDU反应堆中复杂的管道和结构进行监测。韩国研制了对核电站管道进行探伤监测的机器人。这些机器人的共同特点是仅具有局部设施的监测能力，缺乏核电厂内部整体安全性的监测，也没能开发智能预警系统。
日本核电机器人研制突进
福岛核事故发生后，日本加快了核电机器人的升级改进步伐，核电站救灾机器人研发成果频频亮相，并表现出力争在清除福岛第一核电站瓦砾及辐射监测中发挥作用。
2012年7月，日本千叶工业大学展示了两台最新研制的核电站作业机器人“迷迭香”。“迷迭香”是先前救灾机器人“温柏”的“升级版”，专门用于核电站场合。其中一台可现场运送大约60千克重物件，另一台装备可升高3米的摄像头，用于检查核反应堆厂房屋顶部的管道状况。据介绍，“迷迭香”动作稳定，可以用于高难度作业，有望在福岛第一核电站投入使用后协助收集大量有用信息。
2012年11月，日立公司发布了一个紧凑的、双臂的重型机器人ASTACO-SoRa，并表示将在2013年进入福岛第一核电站移除核电站的瓦砾。该机器人的重量为2.5吨，移动速度为2.6公里/小时，其柴油引擎能运行长达15小时，能够克服8厘米高的小凸起。机器人的机械臂可伸至2.5米，并且可以配备各种用于切割和提升的工具。这些工具可以很容易地在工作区中交换。其还有一个较长的摄像探头，可以升至6.5米高以进行环境勘察。其专用的控制台提供给操作者通过6个车载摄像机无线控制机器人的能力。激光传感器能够检测通道的宽度和前方的物体，以提醒操作员安全通行。其它的传感器不停地跟踪辐射水平，并将数据存储到控制台。
与此同时，日本东芝公司研发的一款可四脚走路的抗辐射机器人也公开亮相。研发人员称，这款机器人可抵御高强度辐射，未来能在核事故现场进行作业。该机器人身高1米左右，重65千克，能够在粗糙的表面和建筑残骸中行走。该款机器人身上装有6个摄像头和一个放射剂量测定器，就算身处高辐射环境，工作人员也能远程控制其无线网络功能。四脚机器人特殊的外壳材质能让它在辐射剂量为100毫希沃特的环境中作业大约一年时间。如果作业时间缩短，它还能在更高辐射强度的环境中工作。另外，它所携带的平板子机器人还能在更难以进入的环境中作业。不过目前，四脚机器人的行动还十分缓慢，并且无法举起或运输过重的物品。研究人员表示，这些都是未来改进这款机器人的重点。
我国核电站救灾机器人研制起步
2012年年底，我国973计划项目“核电站紧急救灾机器人的基础科学问题”正式启动。该项目面对国家核电站事故防范和救援的迫切需求以及核电站紧急救灾机器人的技术发展趋势，就“机器人与核事故重载灵巧救灾任务适应性”、“无网络环境核事故救灾机器人人机交互与自律协同”、“救灾机器人信息采集与控制系统核防护”三个基础科学问题，分设六个课题开展研究。
据专家介绍，该项目研究目的在于揭示机器人与核事故重载灵巧救灾任务适应性规律，无网络环境核事故救灾机器人人机交互与自律协同控制规律，救灾机器人信息采集与控制系统的核辐射损伤机理。该项目将突破多项核电站事故救灾关键技术，如，核电站事故救灾机器人适应复杂环境和操作任务的机构设计与高功率密度驱动技术，核事故机器人水下焊接作业技术，无网络救灾环境多元信息感知和实时传输技术，救灾机器人自平衡动态稳定控制技术，高耐辐射视频传感器设计与防护技术，救灾机器人作业过程模拟与实验技术等，为开发国家亟需的核电站紧急救灾机器人提供科学理论和关键技术支撑，提升我国核电站重大事故预防和快速响应与救援能力。
随着我国核电产业的快速发展，我国核电机器人的研发和应用也会愈发深入和广泛。
小型化、智能化是未来方向
目前，世界核电机器人的研制已取得了较大的发展，并在实际应用中发挥了巨大作用。据不完全统计，实际应用的核电机器人已有数百台。据专家预测，未来世界核电机器人的发展趋势将是着力解决小型智能核机器人系统创新设计、无损检测与故障诊断技术、多传感器信息融合与智能预警策略、核辐射防护技术、恶劣环境下的高稳定遥操作技术等关键技术难题，此外，从成本低、运动灵活、操作方便等角度考虑，将继续向小型化、智能化、实用化方向发展。
相关人士也表示，未来的核电站机器人首先必须具有良好的抗辐射能力；其次，要能够到达多个位置，需要在容器罐、管道以及地面上自由行走，因此要求有灵活的机动能力；第三，机器人需要携带相应的敏感器，对核电站内部环境、相关设施等进行探测，即机器人具有充分的智能感知能力；最后，机器人既要具有自主运行的能力，也要支持遥操作，使得操作员可随时干预、控制机器人的运动，并能临机处理突发事件。
由于核辐射环境的特殊性和复杂性，要替代完成人类所不可能完成的任务，核电机器人的研发还需要攻克许多技术难点。核电机器人的研制也将面临更多的挑战。
