在中国地质大学（武汉）自动化学院的实验室里，该校自动化学院教授陈鑫正带领团队调试一台特殊的机器人：它的双臂灵巧地敲击扬琴琴弦，一曲《茉莉花》悠扬流淌。

而在实验室的另一侧，一台身披绝缘涂层的机械臂正在模拟高压电场下的螺栓锁卸作业——这是陈鑫团队深耕的另一个领域：带电作业机器人。从音乐艺术的浪漫到电力检修的严谨，这位“跨界”研究者用十年时间奏响人工智能的“技术与情感”交响。

“海百合”音乐机器人。受访者供图

音乐之臂：让传统乐器“活”起来

2015年，一段国外音乐机器人演奏视频点燃了中国地质大学（武汉）艺术与传媒学院教师周莉的灵感。她找到自动化学院陈鑫，询问他“能否用机器人演奏中国传统乐器？”这个充满诗意的设想，开启了团队长达八年的探索。

“扬琴是民族乐器中技巧最丰富的击弦乐器之一，对力度和节奏的控制要求极高。”陈鑫回忆道。首代机器人采用多连杆并联机构，通过轻量化设计实现每秒4次的击弦频率，但音色生硬、表现力不足。团队发现，传统机械结构难以模仿人类演奏时细微的力度变化和肢体韵律。

转折发生在第二代机器人的研发中：团队自主研发多自由度机械臂，结合动作捕捉技术，将人类演奏者的手臂运动轨迹转化为算法指令。如今，“海百合”机器人第二代已具备智能识谱、智能作曲和智能演奏的功能。只需要5-20秒，机器人就能将眼前的乐谱识别转化为MIDI信号，实时进行情感充沛的精准演奏，最快速度达到15击/秒。

2021年消博会上，这台名为“海百合”的音乐机器人惊艳全场。它既能将钢琴谱“翻译”成扬琴谱，又能基于Transformer架构的AI模型续写旋律。更令人称奇的是，团队使用的风格迁移技术，让机器人奏响的《月光奏鸣曲》带有东方韵律的留白之美。“这不是冰冷的机械重复，而是人机共创的艺术。”陈鑫说。

钢铁之臂：直面十万伏挑战

如果说音乐机器人承载着人类对“科技之美”的憧憬，那么带电作业机器人则体现出“科技之用”的硬核力量。2017年，陈鑫团队接棒国网湖北电科院的研发项目时，变电站检修仍是断电作业的模式：在高压环境下，人工作业只能在断开输电回路的条件下，完成螺栓锁卸、绝缘子清洗等常规作业。

电力系统的高压环境充满挑战。传统人工作业不仅危险系数极高，而且需要大量人力投入和长周期培训。机器人替代人力，是趋势所向。然而，实现机器“带电作业”，需突破强电磁干扰、精密定位、力控反馈等技术瓶颈。

“最大的挑战是让机器人在强电磁场中‘活’下来。”团队发现，传统工业机械臂在高压环境下会出现电路板烧毁、拉弧短路等问题。团队通过自主设计机械臂与多层屏蔽系统，使机器人在高电压环境下也能稳定运行。

同时，通过改进的三维视觉建模技术，实现对复杂作业环境的精准识别和路径规划，确保机器人能自主完成如螺栓锁卸、绝缘子清洗、激光剥线等精细化操作。在实际应用中，该机器人可将接触精度控制在1毫米以内，完成如直径仅16毫米的螺栓孔对准这类高难度动作。

为满足不同作业场景需求，团队还研发了两代不同平台的机器人设备——适应1万伏到22万伏高压环境，从轻便化的单臂版本到功能更强大的双臂结构，可应用于变电站锁卸螺栓、绝缘子干冰清洗，以及配网搭火、接地环安装等任务，实现带电状态下作业，大幅减少停电检修的频次与时长。

从实验室到产业化的“双向奔赴”

如今，该团队的成果已走出实验室：音乐机器人登上全国第二届大国工匠展的展区，带电作业机器人在湖北、湖南等多地的电力检修作业中投入使用。但陈鑫更看重技术背后的深层价值：“音乐机器人不是取代艺术家，而是拓展人类创作边界；带电机器人也不仅是工具，它承载着守护电力工人生命的使命。”

在音乐机器人项目中，陈鑫推动低成本芯片替代与产品模块化，努力寻求其教育与文化推广价值；在带电机器人项目上，则联合国网电科院、方源东力等企业共建湖北省“智能电力装备企校联合创新中心”，实现从实验室成果到工程应用的加速转化。