水下機器人在海洋 調查方面的技術優勢

曼寶科技

水下機器人，是指通過水面遙控（或有人工智能）可在水下進行綜合作業的一類機電裝置的通稱。水下機器人并未被設計成人形，而是根據用途和作業環境特點被賦予了多種形態，但其經典形態是一個“大頭（潛水器）”后面拖著條長長的“尾巴（臍帶纜）”。水下機器人是“蛟龍”號一類載人潛水器的兄弟，是由載人潛水器發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。按照水下機器人與母船間有無電纜連接將其分為有纜遙控水下機器人(ROV)和自治水下機器人(AUV)。ROV通過電纜由母船向其提供動力，使用者在母船上通過電纜對ROV進行遙控。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告設定的水下作業任務。1963年，美國使用水下機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，ROV技術開始引起人們的重視。

   典型的水下機器人由水面遙控設備、臍帶纜和潛水器組成。潛水器在水下靠推進器運動，其上裝有攝像機、照相機、照明燈等觀測設備和機械手等作業設備。水面遙控設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獲得機器人的狀態信息，以便系統通過負反饋實現ROV的自動定深、自動定向和自動姿態控制的功能，其觀測信息通過臍帶纜傳回位于母船上的控制系統，并可顯示設備上的動態信息。使用者可直接在水面控制和操作ROV，使得許多復雜的控制問題變得簡單。

   水下機器人可在高度危險環境、被污染環境以及零可見度的水域代替人工在水下長時間作業，水下機器人上一般配備聲吶系統、攝像機、照明燈和機械臂等裝置，能提供實時視頻、聲吶圖像，機械臂能抓起重物，目前水下機器人在石油開發、海事執法取證、科學研究和軍事等領域得到廣泛應用。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長約0.71米、名叫“小杰森”的水下機器人，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”自治水下機器人在太平洋完成了大洋底部多金屬結核礦調查，進行了照相、側掃、淺剖、溫鹽測量，對機器人進行了遙控，獲得大量調查資料。

   水下機器人在水母垂直移動、生活習性觀測研究中有著廣闊的應用前景，因此，在“典型海域水母災害監測預警技術業務化應用與示范研究”項目設計之初，該課題就將水下機器人觀測水母的技術研究作為項目的重要研究內容之一。