水下機器人應用領域拓寬引來發展熱潮

　　【儀表網 儀表深度】9月19日，大連金石灘，距離海岸約300米的一處80平米見方的作業平臺上，正在進行2020年全國水下機器人大賽自主抓取組的比賽。大連理工大學OurEDA隊的水下機器人大顯身手，抓取了11個“獵物”。
 

　　據大連理工大學OurEDA隊領隊、大連理工大學水下智能機器人實驗室工程師張萬輝介紹，這臺水下機器人搭載了雙目攝像頭，在水體環境比較渾濁的情況下也能讓畫面比較清晰，較好地輔助進行水下抓取，同時搭載了水下智能算法，可以實現完全自主抓取。
 

　　水下機器人熱潮——大勢所趨
 

　　近年來，隨著我國水產養殖業的不斷發展，海洋牧場的采捕方式卻依然主要依靠人工潛水的傳統作業方式。每逢收獲季，潛水員人工作業不僅勞動強度大、生產效率低、采捕成本高，而且長期水下作業，也會給潛水員帶來一定的職業傷害。因此，采用水下機器人進行海產品捕撈、推進海洋牧場的智能化和工業化水平成為大勢所趨。
 

　　水下機器人在管道清潔領域也將大有作為。我國因為人口分布不均，城市管道面臨著堵塞、年久失修等問題。如果運用水下機器人進行管道的檢測，就可精準定位需要修理的管道，避免了大規模挖開地面，重新安裝的方式，節省了大量的人力和時間，保障了城市交通的正常運行。
 

　　在娛樂消費端，水下機器人也有相當廣泛的市場。隨著潛水運動的興起，我國擁有潛水證的人群已達1.5億，越來越多的人對深水運動感興趣，因此也給C端市場帶來了機會，比如海洋館、游樂場、科技館等娛樂場所就需要水下機器人監控水域環境，實時進行信息反饋，避免人員溺水和傷亡事件的發生。在個人消費領域，小型的水下機器人還可用于水下拍攝，攜帶方便。
 

　　水下機器人與儀器儀表
 

　　其實，水下機器人與我們儀器儀表行業有著密不可分的關系。例如，我們常見的遙控潛水器是由水面設備和水下設備組成的。其中水面設備又包括了操縱控制臺、電纜絞車、吊放設備、供電系統等，水下設備又包括了中繼器和潛水器本體等。水下機器人的本體在水下靠推進器運動，本體上裝有觀測設備，例如攝像機、照相機、照明燈等，而機器人工作的時候又需使用機械手、切割器、清洗器等作業設備。
 

　　水下機器人的水下運動和作業，是由操作員在水面控制和監視的。靠電纜向本體提供動力和交換信息。中繼器可減少電纜對本體運動的干擾。目前，越來越多的水下機器人從簡單的遙控式向監控式發展，即由母艦計算機和潛水器本體計算機實行遞階控制，它能對觀測信息進行加工，建立環境和內部狀態模型。操作人員通過人機交互系統以面向過程的抽象符號或語言下達命令，并接受經計算機加工處理的信息，對水下機器人的運行和動作過程進行監視并排除故障。智能水下機器人系統使得操作人員僅需要下達總任務，機器人就能根據識別和分析環境，自動規劃行動、回避障礙、自主地完成任務。
 

　　未來發展趨勢
 

　　1、持久續航
 

　　目前，雖然水下機器人已經得到大家的普遍重視，但依舊有阻礙智能水下機器人發展的因素，其中需要解決的問題就是能源與遠程導航問題。目前正在研究的各種可利用的能源系統包括一次電池、二次電池、燃料電池、熱機及核能源。開發利用太陽能的自主水下機器人是引人注目的新進展，太陽能自主水下機器人需要浮到水面給機載能源系統再充電。并且這種可利用的能源又是無限的。
 

　　6000米以上水深的海洋面積占海洋總面積的97%。因此許多國家把發展6000水深技術作為一個目標。據資料顯示，美國伍茲霍爾海洋研究所研制成一種深海探測潛器“ABE”，可在水深6000米的海底停留一年。日本于1993年研制成工作水深為11000米的深海無人潛器“海溝號”。
 

　　2、智能化是終目標
 

　　不可忽略的是，增加水下機器人行為的智能水平一直是各國科學家的努力目標。但是由于目前的人工智能技術不能滿足水下機器人智能增長的需要，因此需要將人的智力引入到水下機器人中來，這就是監控型水下機器人的思想。不完全依賴于機器的智能，更多地依賴傳感器和人的智能，是今后的一個重要發展方向，并且把這種機器人稱勢基于傳感器的先進水下機器人。發展多機器人協同控制技術，也是增加自主水下機器人智能的重要方面。
 

　　水下機器人看似離我們的日常生活很遙遠，但相信在不久的將來，也將普及在大眾視野中。