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水下机器人在海洋调查方面的技术优势

发布时间:2019-08-26 13:32人气:

       水下机器人,是指通过水面遥控(或有人工智能)可在水下进行综合作业的一类机电装置的通称。水下机器人并未被设计成人形,而是根据用途和作业环境特点被赋予了多种形态,但其经典形态是一个“大头(潜水器)”后面拖着条长长的“尾巴(脐带缆)”。水下机器人是“蛟龙”号一类载人潜水器的兄弟,是由载人潜水器发展而来的无人遥控潜水器。它比载人潜水器要小得多,也更灵活。按照水下机器人与母船间有无电缆连接将其分为有缆遥控水下机器人(ROV)和自治水下机器人(AUV)。ROV通过电缆由母船向其提供动力,使用者在母船上通过电缆对ROV进行遥控。而AUV自带能源,依靠自身的自治能力来管理和控制自己以完成预告设定的水下作业任务。1963年,美国使用水下机器人与载人潜水器配合,在西班牙外海找回了一颗失落在海底的氢弹,由此引起了极大的轰动,ROV技术开始引起人们的重视。
海洋资源探测机器人
                                                     海洋资源探测机器人
       典型的水下机器人由水面遥控设备、脐带缆和潜水器组成。潜水器在水下靠推进器运动,其上装有摄像机、照相机、照明灯等观测设备和机械手等作业设备。水面遥控设备和潜水器靠脐带缆连接,工作母船通过脐带缆为潜水器提供电源、控制信号。潜水器安装的多种传感器可随时获得机器人的状态信息,以便系统通过负反馈实现ROV的自动定深、自动定向和自动姿态控制的功能,其观测信息通过脐带缆传回位于母船上的控制系统,并可显示设备上的动态信息。使用者可直接在水面控制和操作ROV,使得许多复杂的控制问题变得简单。
       水下机器人可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度的水域代替人工在水下长时间作业,水下机器人上一般配备声呐系统、摄像机、照明灯和机械臂等装置,能提供实时视频、声呐图像,机械臂能抓起重物,目前水下机器人在石油开发、海事执法取证、科学研究和军事等领域得到广泛应用。世界上海洋中最深的马里亚纳海沟的水深就是由水下机器人测定的。
水下勘测机器人
                                                     水下勘测机器人
       1951年,英国“查林杰8号”探测出马里亚纳海沟的深度为10836米;1957年,苏联的“Vityaz”号船利用声波反射装置测量其深度为11034米;1960年,美国的载人潜水器“的里亚斯特”号成功地到达查林杰海渊的海底,利用铅锤测量得到的深度为10912米;1995年3月,日本的“海沟”号水下机器人测得其深度为10911.4米。1985年9月,美国伍兹霍尔海洋研究所的研究人员利用“阿尔文”号潜水器携带的一台长约0.71米、名叫“小杰森”的水下机器人,在大西洋底找到了“泰坦尼克”号船上的一只巨大的锅炉,向世界揭开“泰坦尼克”号沉没之迷。1997年6月,我国自行研制的“CR-01”自治水下机器人在太平洋完成了大洋底部多金属结核矿调查,进行了照相、侧扫、浅剖、温盐测量,对机器人进行了遥控,获得大量调查资料。
       水下机器人在水母垂直移动、生活习性观测研究中有着广阔的应用前景,因此,在“典型海域水母灾害监测预警技术业务化应用与示范研究”项目设计之初,该课题就将水下机器人观测水母的技术研究作为项目的重要研究内容之一。

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