“大型水轮机是水电机组能量转换的关键，长期在极端环境下服役,转轮叶片、内壁表面容易产生许多针孔一样的缺陷（气蚀）。如果不定期修复，会影响机组发电效率，甚至导致机组震动，威胁系统运行安全。我们研发的这款机器人在位修复装备，可以代替人工，在恶劣的环境中开展修复工作。”

机器人正在进行修复工作

    日前，光谷未来一路，国家数字化设计与制造创新中心，35岁的智能所总工程师周林博士介绍，在所长彭芳瑜教授指导下，团队历时多年研发的“大型水轮机在位机器人修复加工装备”已下线，并在长江流域某知名水电站进行了应用。

    “现场24小时就完成了安装，效率比人工提升10倍以上，局部加工精度最高可达±0.1毫米。客户这样评价：填补了国内空白，加工精度和效率达到国际先进水平。”

周林博士

    周林介绍，大型水轮机转轮直径达到10米以上，重达上千吨。维修时，要先把上游水拦住，下到数十米深的机坑内，站在检修排架上进行施工。水轮机转轮入孔门直径小于900mm，转轮室内光照严重不足、空气湿度85%以上。

    以往，即便5-6个作业人员同时钻进去施工，也至少需要干1个星期，而且现场施工环境十分恶劣，不利于作业人员职业健康，修复精度也难以保证，有了这套机器人在位修复装备，只需要3天左右，修复精度高，一致性好。

    这套机器人在位修复装备装配了3D视觉测量和自适应加工系统，可以在水轮机转轮室内自主定位、导航，找到缺陷并进行自动修复。“修复后的表面，非常光滑，关键是叶片和内壁面型精度可以得到保证。”

机器人工作流程示意图

    在中试车间内，研发团队建造了一个1：1的模型，这是一个直径十余米、高达数米的庞然大物，角落内，有一个80*60厘米的洞，人和机器就从这个洞里钻进水轮机转轮内。

    “水轮机的这个结构，决定了我们的机器人在位修复装备必须轻量化、模块化设计，才能方便运输和快速安装调试，形成修复加工能力。”周林团队研发的修复装备，大多数部件不能超过50公斤，要求能“即插即用”。

中试车间里的1：1水轮机模型

    目前，我国许多大型电站水电机组已经进入比较频繁的定期检修阶段，人工作业费时费力、工作环境恶劣、修复精度控制困难成为行业共性问题。此前，国内几乎没有这样的机器人在位修复装备，客户在国内外联系了多家单位，都没有找到合适的技术和产品。周林所在的团队，在轻量化、模块化装备设计、在位测量和自主寻位、多约束加工轨迹规划、加工工艺仿真与优化等多个核心关键技术方面积累了很多年，与具体行业需求相结合后，便快速形成样机和产品。

    周林是湖北京山人，2012年来到华中科技大学攻读博士学位，2017年毕业后，在华科从事了3年博士后科研工作。2020年进入国家数字化设计与制造创新中心，负责机器人化智能制造装备技术研发工作。

国家数字化设计与制造创新中心

    他表示，之所以选择留在光谷，留在武汉，主要是因为这里产业基础好、科研平台好、人才政策好。

    智能装备制造是武汉是重点产业，湖北东湖科学城也提出打造全球智能制造产业创新中心。周林所在的国家数字化设计与制造创新中心，是2018年工信部批准设立的新型机构，致力于为国家重大战略和支柱行业提供核心关键共性技术，包括航空、航天、船舶、能源、轨交、电子等行业。

    “我们做的事情很有意义，能够服务国家重要战略行业、大国重器，让我有种使命感。”周林表示。

    至今，周林在武汉生活已近10年，也在武汉成了家。“非常有幸能亲身经历了光谷以及武汉城市的高速发展，真实体验了什么叫武汉每天不一样！”他希望，进一步加强对新型研发机构的支持力度，吸引更多优秀人才来武汉、来光谷就业创业。

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