水下機(jī)器人在海洋 調(diào)查方面的技術(shù)優(yōu)勢

曼寶科技

水下機(jī)器人，是指通過水面遙控（或有人工智能）可在水下進(jìn)行綜合作業(yè)的一類機(jī)電裝置的通稱。水下機(jī)器人并未被設(shè)計(jì)成人形，而是根據(jù)用途和作業(yè)環(huán)境特點(diǎn)被賦予了多種形態(tài)，但其經(jīng)典形態(tài)是一個(gè)“大頭（潛水器）”后面拖著條長長的“尾巴（臍帶纜）”。水下機(jī)器人是“蛟龍”號一類載人潛水器的兄弟，是由載人潛水器發(fā)展而來的無人遙控潛水器。它比載人潛水器要小得多，也更靈活。按照水下機(jī)器人與母船間有無電纜連接將其分為有纜遙控水下機(jī)器人(ROV)和自治水下機(jī)器人(AUV)。ROV通過電纜由母船向其提供動(dòng)力，使用者在母船上通過電纜對ROV進(jìn)行遙控。而AUV自帶能源，依靠自身的自治能力來管理和控制自己以完成預(yù)告設(shè)定的水下作業(yè)任務(wù)。1963年，美國使用水下機(jī)器人與載人潛水器配合，在西班牙外海找回了一顆失落在海底的氫彈，由此引起了極大的轟動(dòng)，ROV技術(shù)開始引起人們的重視。

   典型的水下機(jī)器人由水面遙控設(shè)備、臍帶纜和潛水器組成。潛水器在水下靠推進(jìn)器運(yùn)動(dòng)，其上裝有攝像機(jī)、照相機(jī)、照明燈等觀測設(shè)備和機(jī)械手等作業(yè)設(shè)備。水面遙控設(shè)備和潛水器靠臍帶纜連接，工作母船通過臍帶纜為潛水器提供電源、控制信號。潛水器安裝的多種傳感器可隨時(shí)獲得機(jī)器人的狀態(tài)信息，以便系統(tǒng)通過負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)ROV的自動(dòng)定深、自動(dòng)定向和自動(dòng)姿態(tài)控制的功能，其觀測信息通過臍帶纜傳回位于母船上的控制系統(tǒng)，并可顯示設(shè)備上的動(dòng)態(tài)信息。使用者可直接在水面控制和操作ROV，使得許多復(fù)雜的控制問題變得簡單。

   水下機(jī)器人可在高度危險(xiǎn)環(huán)境、被污染環(huán)境以及零可見度的水域代替人工在水下長時(shí)間作業(yè)，水下機(jī)器人上一般配備聲吶系統(tǒng)、攝像機(jī)、照明燈和機(jī)械臂等裝置，能提供實(shí)時(shí)視頻、聲吶圖像，機(jī)械臂能抓起重物，目前水下機(jī)器人在石油開發(fā)、海事執(zhí)法取證、科學(xué)研究和軍事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。世界上海洋中最深的馬里亞納海溝的水深就是由水下機(jī)器人測定的。1951年，英國“查林杰8號”探測出馬里亞納海溝的深度為10836米；1957年，蘇聯(lián)的“Vityaz”號船利用聲波反射裝置測量其深度為11034米；1960年，美國的載人潛水器“的里亞斯特”號成功地到達(dá)查林杰海淵的海底，利用鉛錘測量得到的深度為10912米；1995年3月，日本的“海溝”號水下機(jī)器人測得其深度為10911.4米。1985年9月，美國伍茲霍爾海洋研究所的研究人員利用“阿爾文”號潛水器攜帶的一臺(tái)長約0.71米、名叫“小杰森”的水下機(jī)器人，在大西洋底找到了“泰坦尼克”號船上的一只巨大的鍋爐，向世界揭開“泰坦尼克”號沉沒之迷。1997年6月，我國自行研制的“CR-01”自治水下機(jī)器人在太平洋完成了大洋底部多金屬結(jié)核礦調(diào)查，進(jìn)行了照相、側(cè)掃、淺剖、溫鹽測量，對機(jī)器人進(jìn)行了遙控，獲得大量調(diào)查資料。

   水下機(jī)器人在水母垂直移動(dòng)、生活習(xí)性觀測研究中有著廣闊的應(yīng)用前景，因此，在“典型海域水母災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)業(yè)務(wù)化應(yīng)用與示范研究”項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初，該課題就將水下機(jī)器人觀測水母的技術(shù)研究作為項(xiàng)目的重要研究內(nèi)容之一。