水下機器人

水下機器人

智慧的結(jié)晶

　　無人遙控潛水器，也稱水下機器人。它的工作方式是。由水面母船上的工作人員，通過連接潛水器的臍帶提供動力，操縱或控制潛水器，通過水下電視、聲吶等專用設(shè)備進行觀察，還能通過機械手，進行水下作業(yè)。目前，無人遙控潛水器主要有，有纜遙控潛水器和無纜遙控潛水器兩種，其中有纜避控潛水器又分為水中自航式、拖航式和能在海底結(jié)構(gòu)物上爬行式三種。

　　特別是近10年來，無人遙控潛水器的發(fā)展是非常快的。從1953年第一艘無人遙控潛水器問世，到1974年的20年里，全世界共研制了20艘。特別是l974年以后，由于海洋油氣業(yè)的迅速發(fā)展，無人遙控潛水器也得到飛速發(fā)展。到1981年，無人遙控潛水器發(fā)展到了400余艘，其中90％以上是直接；或間接為海洋石油開采業(yè)服務(wù)的。1988年，無人遙控潛水器又得到長足發(fā)展，猛增到958艘，比1981年增加了110％。這個時期增加的潛水器多數(shù)為有纜遙控潛水器，大約為800艘上下，其中420余艘是直接為海上池氣開采用的。無人無纜潛水器的發(fā)展相對慢一些，只研制出26艘，其中工業(yè)用的儀8艘，其他的均用于軍事和科學(xué)研究。另外，載人和無人混合理潛水器在這個時期也得到發(fā)展，已經(jīng)研制出32艘，其中28艘用于工業(yè)服務(wù)。

　　1．天人有纜潛水器研制與發(fā)展。無人有纜潛水器的研制開始于70年代，80年代進入了較快的發(fā)展時期。

　　1987年，日本海彈積。學(xué)技術(shù)中心研究成功深海無人遙控潛水器“海鲀3K”號，可下潛3300米。研制“海鲀3K”號的目的，是為了在載人潛水之前對預(yù)定潛水點進行調(diào)查而設(shè)計的，供專門從事深海研究的，同時，也可利用“海鲀3K”號進行海底救護。“海鲀3K”號屬于有纜式潛水器，在設(shè)計上有前后、上下、左右三個方向各配置兩套動力裝置，基本能滿足深海采集樣品的需要。1988年，該技術(shù)中心配合“深海6500”號載人潛水器進行深海調(diào)查作業(yè)的需要，建造了萬米級無人遙控潛水器。這種潛水器由工作母船進行控制操作，可以較長時間進行深海調(diào)查。這種潛水器可望在1992年內(nèi)建成，總投資為40億日元。日本對于無人有纜潛水器的研制比較重視，不僅有近期的研究項目，而且還有較大型的長遠計劃。目前，日本正在實施一項包括開發(fā)先進無人遙控潛水器的大型規(guī)劃。這種無人有纜潛水器系統(tǒng)在遙控作業(yè)、聲學(xué)影像、水下遙測全向推力器、海水傳動系統(tǒng)、陶瓷應(yīng)用技術(shù)水下航行定位和控制等方面都要有新的開拓與突破。這項工作的直接目標是有效地服務(wù)于200米以內(nèi)水深的油氣開采業(yè)，完全取代目前由潛水人員去完成的危險水下作業(yè)。

釋放6000米水下自治機器人

　　在無人有纜潛水技術(shù)方面，始終保持了明顯的超前發(fā)展的優(yōu)勢。根據(jù)歐洲尤里卡計劃，英國、意大利將聯(lián)合研制無人遙控潛水器。這種潛水器性能優(yōu)良，能在6000米水深持續(xù)工作250小時，比現(xiàn)在正在使用的只能在水下4000米深度連續(xù)工作只有l(wèi)2小時的潛水器性能優(yōu)良的多。按照尤里卡EU-191計劃還將建造兩艘無人遙控潛水器，一艘為有纜式潛水器，主要用于水下檢查維修；另一艘為無人無纜潛水器，主要用于水下測量。這項潛水工程計劃將由英國；意大利、丹麥等國家的l7個機構(gòu)參加。英國科學(xué)家研制的“小賈森”有纜潛水器有其獨特的技術(shù)特點，它是采用計算機控制，并通過光纖溝通潛水器與母船之間的聯(lián)系。母船上裝有4臺專用計算機，分別用于處理海底照相機獲得的資料，處理監(jiān)控海彈環(huán)境變化的資料，處理海面環(huán)境變化的資料，處理由潛水器傳輸回來的其他有關(guān)技術(shù)資料等。母船將所有獲得的資料。經(jīng)過整理，通過微波發(fā)送到加利福尼亞太平洋格羅夫研究所的實驗室，并貯存在資料庫里。

　　無人有纜潛水器的發(fā)展趨勢有以下見點：一是水深普遍在6000米；二是操縱控制系統(tǒng)多采用大容量計算機，實施處理資料和進行數(shù)字控制；三是潛水器上的機械手采用多功能，力反饋監(jiān)控系統(tǒng)：四是增加推進器的數(shù)量與功率，以提高其頂流作業(yè)的能力和操縱性能。此外，還特別注意潛水器的小型化和提高其觀察能力。

　　2.無人無線潛水器的研制與發(fā)展。

　　1980年法國國家海洋開發(fā)中心建造了“逆戟鯨”號無人無纜潛水器，最大潛深為6000米。“逆朗鯨”號潛水器先后進行過130多次深潛作業(yè)，完成了太平洋海底錳結(jié)核調(diào)查海底峽谷調(diào)查、太平洋和地中海海底電纜事故調(diào)查、洋中脊調(diào)查等重大課題任務(wù)。1987年，法國國家海彈開發(fā)中心又與一家公司合作，共同建造“埃里特”聲學(xué)遙控潛水器。用于水下鉆井機檢查、海底油機設(shè)備安裝、油管輔設(shè)、錨纜加固等復(fù)雜作業(yè)。這種聲學(xué)遙控潛水器的智能程度要比“逆戟鯨”號高許多。 1688年，美國國防部的國防高級研究計劃局與一家研究機構(gòu)合作，投資2360萬美元研制兩艘無人無纜潛水器。1990年，無人無纜潛水器研制成功，定名為“UUV”號。這種潛水器重量為6.8噸，性能特別好，最大航速10節(jié)，能在44秒內(nèi)由0加速到10節(jié)，當(dāng)航速大于3節(jié)時，航行深度控制在土1米，導(dǎo)航精度約0.2節(jié)／小時，潛水器動力采用銀鋅電池。這些技術(shù)條件有助于高水平的深海研究。另外，美國和加拿大合作將研制出能穿過北極冰層的無人無纜潛水器。據(jù)報導(dǎo)，在1993年前，這種穿越北極冰層的無人無纜潛水器將會問世，美國將建造兩艘，英國也建造兩艘，瑞典將建造一艘。

　　目前，無人無纜潛水器尚處于研究、試用階段，還有一些關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決。今后，無人無纜潛水器將向遠程化、智能化發(fā)展，其活動范圍在250～5000公里的半，徑內(nèi)。這就要求這種無人無纜潛水器有能保證長時間工作的動力源。在控制和信息處理系統(tǒng)中，采用圖像識別、人工智能技術(shù)、大容量的知識庫系統(tǒng)，以及提高信息處理能力和精密的導(dǎo)航定位的隨感能力等。如果這些問題都能解決了，那么無人無纜潛水器就能是名符其實的海洋智能機器人。海洋智能機器人的出現(xiàn)與廣泛使用，為人類進入海洋從事各種海洋產(chǎn)業(yè)活動提供了技術(shù)保證。

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