破全球技术壁垒！这家济宁分院多场景创新解特种领域痛点

齐鲁晚报·齐鲁壹点 孔茜 通讯员 吴丛

从大亚湾核电站海底管道里自主清淤的无人装备，到帮助残障人士用“意念”操控肢体行走的脑机接口系统，再到为传统造纸企业破解数十年上料痛点的智能方案……这些看似不相关的技术突破且鲜少被大众只晓得特种技术赛道，其背后推手正是坐落于济宁高新区的中国科学院深圳先进技术研究院济宁分院。

该院以“隐形冠军”的姿态深耕细作。不追逐流量曝光，却在细分领域突破全球技术壁垒；不标榜行业光环，却用“从0到1”的创新，为多个卡脖子场景提供唯一解。

“无人化清淤”

助力大亚湾核电站高效运维

广东大亚湾核电站的海底管道入口处，咸湿海风掠过金属管壁。一抹亮黄色`目，这台搭载着展开式柔性清理组件的特种无人装备，正缓缓驶入半径2米的管道入口。它不仅是中国科学院深圳先进技术研究院济宁分院“封闭及半开放场所无人驾驶技术”的具象成果，更标志着全球核电运维领域“无人化清淤”实战的正式启幕。

作为核电站的“冷却动脉”，大亚湾核电站连接冷却塔与核反应堆的海底管道，长度延伸至3-5公里，常年浸泡在海水中的管壁极易附着贝类、藻类等海生物，日积月累形成厚厚的污垢层，成为制约核电安全高效运维的“老大难”。此前，传统人工清理需20-30名工作人员身着厚重防护装备，分组轮换钻进昏暗潮湿、空气浑浊的管道，在辐射和有害气体笼罩的环境中手持工具躬身作业，不仅要停机25天，更难以平衡“彻底清淤”与“不损伤管壁”的高精度要求。

“面对这一困扰核电行业的技术瓶颈，我们以封闭及半开放场所无人驾驶核心技术为支撑，构建了全流程无人化作业体系。”中国科学院深圳先进技术研究院济宁分院院长邵壮介绍。团队聚焦管道作业的特殊需求，重点突破三大关键技术，最终打造出“会思考、能精准操作”的特种无人装备。其专用电动车底盘经定制化改造，完美适配2米半径管道的狭小空间与重载作业场景；搭配的特制柔性清理组件更具巧思，“铁刷式”结构确保海生物高效剥离，材质优化则实现“零损伤管壁”，解决了“清理效果与管道保护难以兼顾”的核心痛点。

依托这套技术体系，该装备实现了“海生物清理-收集-运输”全流程无人化闭环作业：自主进入隧道后，先通过多模态传感器全域扫描管壁，精准定位附着物分布；再启动柔性清理组件按轨迹高效除污；最后由后端车厢同步完成污物收集与运输，全程无需人员介入。

实际应用中，这款“核电运维神器”尽显科技硬核实力：原本需25天的人工工期，被压缩至5天内完成，作业效率提升超3倍；更从根源上切断人员暴露于辐射、有害气体环境的风险。这一突破不仅破解了核电行业多年未决的“老大难”问题，更推动全球能源行业智能运维迈入“无人化、高精度”新阶段。

目前，该技术项目已通过中国机械工业联合会权威鉴定，被正式认定为“全球首创”成果，填补了封闭场所特种重载无人作业领域的国际技术空白，为全球核电站、隧道工程等封闭场景特种作业，提供了安全高效的“中国方案”。

“我们的研发团队将与中广核深度联合推进二代装备研发。”邵壮表示，未来将进一步优化装备在复杂地况的适应性，为国家能源安全保障注入更强劲的科技动能。

“意念” 驱动外骨骼

黑科技让残障者重获身体操控权

用“意念”让无人机升空盘旋，凭思绪在屏幕上敲出文字，这些曾在科幻电影中反复出现的交互场景，如今已通过脑机接口技术照进现实。当这项黑科技与外骨骼机器人相遇，更碰撞出重塑生命动能的科技火花：肢体障碍者无需依赖双手，仅靠意念便能自主行走、举杯进食。

“脑机接口本质是搭建大脑与外部设备的‘神经桥梁’，就像一条高速信息公路，让大脑信号直接驱动机械执行动作。”邵壮的解读，揭开了这项技术的神秘面纱。与国外需开颅植入芯片的侵入式方案不同，该团队研发的无创脑机接口系统，通过佩戴专用接口帽即可捕捉神经信号，在安全性与便捷性上实现关键突破。

临床验证已给出硬核答案：一位右臂缺失的患者借助“脑机接口帽+外骨骼机械臂”组合，成功实现自主喝水、进食等精细化动作；下肢功能障碍者穿戴配套外骨骼机器人后，能通过意念控制步态，重新获得独立行走能力。对于渐冻症等无法言语的患者，这套系统更成为“沟通利器”，“意念打字”速率达每分钟20个字符，识别准确率高达92.5%，为他们搭建起重新连接世界的通道。

这项技术的落地，正精准回应着严峻的社会养老需求。“针对基层康复资源缺口大的痛点，我们从2018年起聚焦助老助残场景，打造下肢外骨骼机器人。”中国科学院深圳先进技术研究院济宁分院科研管理部部长马井雨介绍，团队突破欠驱动机械结构优化、多模态传感器融合等四大关键技术，使设备能适配不同残障程度用户，实现自主站立、平稳行走等核心功能，步态识别响应速度仅需0.1秒，远超人体感知延迟。

如今，这抹科技暖阳已照进基层医疗。在济宁兖州区大安中心卫生院，该套设备的投用让当地患者无需奔波大城市，在家门口就能获得精准康复训练，推动基层康复服务从“人工辅助”向“智能精准”升级。

破解智能化瓶颈

助力传统产业数字化转型

成捆的长方形纸浆原料在车间堆积如山，工人手持工具俯身切割捆绑钢丝时，需全程裹着厚重防护服——这是山东太阳纸业原料上料环节曾持续数十年的场景。作为省内造纸领军企业，该环节的“人工累、效率低、风险高”痛点，一度成为其数智化转型的阻碍。

“进场的纸浆每捆很重，捆绑用的高硬度钢丝不仅难切断，剪断瞬间还常发生崩弹，曾有工人防护不到位被划伤手臂。”中国科学院深圳先进技术研究院济宁分院科研管理部部长马井雨直言，即便穿戴全套防护装备，工人每班仍需重复上百次切割、搬运动作，体力消耗极大，且单条生产线需12人轮班才能保障运转。

为破解这一行业共性难题，该院联合中国科学院深圳先进院组建专项团队，与太阳纸业深度协同启动“造纸原料智能上料系统”研发，直击生产核心环节的智能化瓶颈。“项目完全瞄准产业实际需求构建技术体系，重点完成机器视觉引导、机器人智能调度、原料位姿动态识别等五大核心研究。”马井雨介绍，团队在研发中突破的四大关键技术里，视觉识别精准控制技术尤为关键，针对纸浆捆形态差异大的特点，通过多算法融合优化，让系统能精准定位钢丝位置并控制切割力度，彻底解决人工操作的精度难题。

这套以“AI视觉+智能机器人+产业需求”为核心的创新系统，创下两项行业突破，不仅是国内首个将机器人视觉识别技术应用于纸浆上料线的成果，更打破了国外同类技术垄断。“国外方案不仅造价高昂，还难以适配国内造纸车间的复杂环境，我们的系统设备成本仅为国外的1/5，且能与企业现有产线无缝集成。”马井雨说。

自2021年在太阳纸业推进落地以来，该系统目前已进入验收阶段，实际应用成效显著。“单条生产线直接节省人工10-12名，切割、搬运、对接全流程实现无人化操作。”马井雨给出的数据更具说服力，每年为企业节省人工成本超2000万元。

据测算，该系统全面推开后，预计可为太阳纸业优化人员300名，累计节省数字化转型成本1亿元，进一步强化其在高端特种纸领域的市场竞争力。而依托济宁市新材料专班的政策扶持与资源对接，项目形成了可复制的行业方案，为造纸行业转型提供有力支撑。

而这一“从0到1”的技术突破，并非孤立存在，背后是济宁高新区精心搭建的科研创新矩阵。中国科学院深圳先进技术研究院济宁分院，仅是落户该区的6家科研院所之一。

立足全市主导产业布局，济宁高新区前瞻性引入科研力量。山东省科学院激光技术研究所累计拿下500多项科技成果、100余项国际及国家发明专利，其中50余项技术达到国际领先水平；济宁市产业技术研究院聚焦“产学研”转化，已向全市引进了一批高质量产业化项目，让实验室技术快速走进车间；青科大融合创新中心更牵线搭桥，促成青岛科技大学与济宁亿联化工签订2.2亿元的技术转让合同，推动关键材料技术落地生根。

如今，依托济宁市新材料专班的政策扶持，“造纸原料智能上料系统”已形成标准化方案，接下来将向省内中小造纸企业推广。从单个技术突破到产业生态赋能，济宁高新区也正以科研院所为支点，撬动传统产业向“智”升级。