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水下机器人在我国海洋探索中不可或缺的作用

发布日期:2022-02-14发布人:青岛澎湃海洋探索技术有限公司点击量:2082

​“地球表面70%是海洋,但海洋环境非常恶劣,人类的认知手段极其有限。例如,‘向海洋索取资源’,事实上,我们的能源开发主要在300米以上的深度。

“地球表面70%是海洋,但海洋环境非常恶劣,人类的认知手段极其有限。例如,‘向海洋索取资源’,事实上,我们的能源开发主要在300米以上的深度。如果我们想潜水,手段严重不足。”中国科学院沈阳自动化研究所所长于海滨在9月3日举行的人工智能与水下机器人高峰论坛上表示,水下机器人是探索海洋的重要设备。它在海洋观测、勘探和水下极端环境作业方面具有巨大潜力。尤其是深海打捞、海沟科学研究和样品取样。于海滨介绍,自20世纪60年代以来,载人潜水器、有线遥控水下机器人和自主水下机器人的研究相继展开。目前,它已进入智能水下机器人时代


建造机器人,在空中飞行,在地面上奔跑并不容易,在水中游泳更难与陆地和空域相比,海底环境要复杂得多,对机器人导航、避障、,识别、探测、跟踪、编队作战等能力更高。“每次做实验,我都睡不着觉。水下机器人实验经常持续几十个小时。我害怕在船上等待。我不知道机器是否安全,它是否能回来。”于海斌的心情反映了水下机器人智能控制的难度。根据北京大学航空航天机器人研究所名誉主任王天苗,水下机器人的传统导航方法有航位推算、惯性导航和多普勒声纳导航。然而,这些方法在长距离导航后会有很大的累积误差。目前,大多数水下机器人采用的组合导航有效地提高了导航精度,但误差依然存在。“机器丢失”的情况时有发生。如何找到新的导航模式是研究的重点。当机器人进入水中时,它需要与其他设备进行通信。水声通信是水下通信的主要手段。世界各国正在开发的水下激光通信离应用还有很长的路要走。

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中国工程院院士高文表示,他希望智能系统具有更快的处理速度、更高的精度、更明确的结论和更有效的能耗。能量消耗直接关系到水下机器人的耐力。“人们每天的能源消耗相当于20瓦的灯泡。吃一点就可以听、读、写运动。一个类似人类的识别系统需要数万倍的能源消耗,这相当于一台设计原始而广泛的超级计算机。”

此外,目前大多数水下机器人携带重型液压刚性机械手和夹持器,在水下生物采样、考古探测、贵重物品打捞等方面存在很大缺陷。在现场,王天淼展示了模仿章鱼触须的软件操纵器。“智能材料和仿生结构的应用是机器人安全、灵巧、适应环境和物体的突破点。”王天淼说。它受自然界水下生物的启发,帮助研究人员探索水下自主操作机器人的新结构,实现基于触觉和力反馈的机械手精细操作和灵活抓取

 

仿生鱼,现场展示的海豚和章鱼触须与一般印象中的机器人不同,但中国科学院自动化研究所研究员谭敏强调,“虽然它仍然非常初级,但它不是在玩”。据他介绍,他们以虎鲸为仿生对象,开发了用于水质监测的仿生海豚机器人,可以携带不同的水质传感器来实现水质监测任务,并找到了水下机器人的基本民用应用。“我们在青海裸鲤研究中心和玉树樟树水库成功地在线采集了水库的pH值、电导率、温度和深度等重要水质参数。基于仿生机器人海豚的动态水质监测实验的成功实施不仅为三江源保护提供了新的技术手段,也为动态独立的水质监测提供了新的技术手段。“谭敏说,未来在海洋石油平台腐蚀程度检测和大坝水下污染监测方面可能会有类似的应用。