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水下机器人:何时不再受制于人

未知 2019-07-16 10:53

  在刚刚结束的我国第六次北极科考中,由中科院沈阳自动化所研制的北极arv水下机器人一显身手,先后三次自主完成长期冰站指定海冰区的海冰厚度、冰底形态、海洋环境等参数测量工作。此前,青岛罗博飞海洋技术有限公司的飞鱼号水下机器人还进行过水上事故搜救。

  不需要呼吸氧气,也不需要休息,能实时传回水底信息这都是水下机器人的神奇之处。近年来,在水下搜救、海底勘探、水面应急处理等方面,水下机器人正在发挥着越来越重要的作用。

  在接受《中国科学报》记者采访时,多名机器人专家指出,尽管目前我国的水下机器人研发进展巨大,但其产业化程度仍不够,而核心部件受制于人,更是成为水下机器人进一步发展的最大阻碍。

  水下机器人应用广

  日前,长江航道救助打捞局水下检测中心在长江荆江河段开展了新型水下机器人设备试验,为水下检测新方法作出了有益的探索。这意味着,未来水下机器人可能更广泛地应用于水下打捞。

  中科院沈阳自动化研究所、自主水下机器人技术研究室主任林扬介绍,一般而言,水下机器人包括有缆遥控水下机器人(ROV)和自主水下机器人(AUV)两大类。

  ROV的优点是水面操作人员可实时观察到水下环境并遥控操作,对机器智能要求不高,缺点是由于电缆连接,其活动范围有限;AUV的优点是由于没有电缆连接,其活动范围较大,不受母船制约,不足是对机器智能要求较高,目前仅限于简单的水下探测作业。林扬指出,目前发展了ROV和AUV混合型水下机器人,其活动范围较ROV大大增加,且操作者可以通过光纤实时监测和操控水下机器人,因此也称之为半自主水下机器人。

  中科院沈阳自动化研究所海洋技术装备研究室主任李硕告诉记者,今年7月份,深海滑翔机在南海完成了区域覆盖观测试验性应用,这是我国自主研制的滑翔机首次完成该项试验性应用。

  中科院光电技术研究所高级工程师冯常则介绍了一种工作于特种环境条件下的水下机器人。目前,该所研发的水下机器人主要应用于核电站停堆大修期间关键设施设备的监测及维护。

  产业化仍有不足

  目前国际上遥控水下机器人技术及制造产业已经成熟,形成了所谓的ROV工业;自主水下机器人和水面机器人仍处于从实验室走向应用的过渡阶段,产品尚未完全成熟,除军用外,只有少数型号能作为商品出售,其应用范围还有待开拓。而在国内,无论是ROV还是AUV,均尚未形成产业。

  目前,国外拥有的水下机器人中的主要类型我们所里均有研制开发,其总体集成水平大体上达到或接近国际水平,但在应用层面上还明显不足。林扬说。

  其实,受到水下机器人产业化困扰的,并不只有中科院沈阳自动化研究所。

  中科院光电技术研究所的水下机器人主要应用于特种领域,因此产量并不大。我们根据客户的要求,非标定制水下机器人,一般都是核电站向我们定制。按照核电站需求开始设计、加工、调试,产品的研发周期在半年左右。冯常说:国内水下机器人的产业化存在一些共性的问题。因为非标定制的太多,涉及专业面广,在某些专业领域与国外差距较大。

  核心何时中国造

  水下机器人不仅需要视力好,能够进行高速、高精度光学自动定位,还需要耐腐蚀、动作灵活,而这些条件,离不开关键部件的制造。

  李硕表示,与发达国家相比,我国在一些关键部件和关键材料的研究方面还有很大差距,要实现水下机器人的产业化,重点在于市场的开拓和基础材料、重要组部件、各种高精度探测设备和传感器的研究开发。

  林扬指出,虽然我国的总体技术和研发能力已达到或接近国际先进水平,但在一些关键部件和某些材料的研究方面还有很大差距。冯常也认为,材料是特种机器人的核心技术之一。

  林扬说:与其他机器人相比,目前AUV的情景感知、导航定位、自主控制等智能水平还相对较低,仅限于完成水下探测、目标搜寻等简单、重复的任务。此外,由于与海水介质的接触,低密度、高强度的材料以及密封、防腐等也是水下机器人特有的技术,且随着深度的增加,其难度也越来越大。

  水下机器人的发展与材料、能源、传感器、控制、通信、人工智能等密切相关。李硕认为,要实现水下机器人向更深、更远、功能更强的目标发展,关键技术的研究必须先行。

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