來自英國原子能局(UK Atomic Energy Authority)機器人中心 RACE(Remote Applications in Challenging Environments)的工程師們,近日揭示了一款鼠形機器人的設計,該機器人專門用於檢查位於 CERN 的對撞機基礎設施。這款名為 PipelNEER 的小型檢查設備,旨在檢查大型強子對撞機(Large Hadron Collider,簡稱 LHC)中的光束管道。這個世界上最強大的粒子加速器的光束管道位於複雜的基礎設施深處,工作環境的溫度接近 -455.8 °F(約 -271°C),並在超高真空條件下運行。維護這些管道需要拆卸設備,這不僅耗時而且成本高昂。
在長而狹窄的光束管道中,惡劣的條件會導致管道膨脹和收縮。LHC 包含約 2,000 個插入模組(Plug-in Modules,PIMs)。隨著時間的推移,這些模組內的小型元件,尤其是保持電氣接觸的薄型射頻(Radio Frequency,RF)元件,可能因熱循環而輕微彎曲。即使是輕微的彎曲也可能影響系統的可靠性,因此定期檢查對於安全運行至關重要。
PipelNEER 是首款這類機器人檢查器,長約 20 公分,設計上能自主在寬度達 3.7 公分的光束管道中移動。與傳統的管道檢查工具不同,這款機器人可以在單次電池充電下行駛最多 6 公里,同時能在僅幾公分寬的通道中運作。當 PipelNEER 穿行於光束管道時,會捕捉每個插入模組的高解析度影像,並利用基於 LHC 實際影像訓練的人工智能進行分析,以識別潛在的異常現象。
該機器人還配備了節能元件和多重安全系統,以監控其在長時間自動任務中的性能。如果 PipelNEER 檢測到故障,會自動返回起始點並報告問題的精確位置。這種有針對性的檢查方法使工程師能集中精力於 17 英里(約 27 公里)長的對撞機的特定區域,避免需要拆卸整段管道並用內視鏡進行手動檢查。
UKAEA 和 CERN 因共同開發這款設計緊湊的自動機器人而在 The Engineer 的 Collaborate to Innovate(C2I)獎中獲得了高度表揚。RACE 的主任 Ricky Sykes 表示:「我們驕傲能將在核聚變能源方面的機器人專業知識應用於支持 CERN 的世界領先實驗。通過將我們的遠程處理經驗與 CERN 的科學卓越結合,我們幫助確保大型強子對撞機在未來幾年內安全高效地運行。」
CERN 的真空操作部門領導者 Dr. Giuseppe Bregliozzi 表示:「PipelNEER 將徹底改變我們檢查和維護 LHC 的方式,這是確保我們的實驗順利運行的一大進步。」PipelNEER 機器人計劃在 2026 年進行 37 英里(約 60 公里)的性能測試,最終生產單元預計將在 2026 年底製造完成,並於 2027 年初進行 CERN 操作員的培訓,為其部署做準備。




