水下機器人 極地顯身手(科技視點)
歷經1骨質增生,.4萬海裡、79天的風浪考驗，中國第十二次北極科學考查隊圓滿完成為了任務。日前，隨著“雪龍2”號科考船緩緩停泊上海國內基地碼頭，科考隊成員邵剛連日來緊繃著的神經也逐漸放鬆。在這次科考中，他和3名同事負責的“摸索4500”自立水下機器人（如下簡稱“摸索4500”）表現超卓，乐成完成北極高緯度海冰覆蓋區的科學考查作業。這也是我國初次操纵自立水下機器人在北極高緯度地區開展近海底科考應用，其乐成下潛獲取的寶貴數據資料，將為北極環境保護供给首要的科學瑜珈襪,支撐。
首闖北極
為應對極地惡劣環境，科技人員對它進行了一系列的技術升級、革新
邵剛是中國科學院沈陽自動化钻研所的副钻研員，這是他第一次參加極地科考。和他一樣，“摸索4500”也是第一次出征極地。
沈陽自動化钻研所主持研制的“摸索4500”，外觀酷似一條“大黃魚”。和平凡的無人水下機器人比拟，“摸索4500”的自立能力更強。
沈陽自動化钻研所副钻研員李陽告訴記者：“相較於遙控水下機器人，‘摸索4500’沒有纜線與母船連接，不必要人工干預就可以夠實現自立航行和執行探測，續航時間更長，事情范圍也更大。”
盡管“摸索4500”本領已足夠強大，但要去極地惡劣環境闖蕩，科研人員們還是不太安心。在出發前，他們又對它進行了一系列的技術升級、革新，周全提高了系統的靠得住性。
在極地高緯度地區，科考母船會因為風、流等互相感化發生位移，导致水下機器人的布放和收受接管難以在一個相對固定區域內實現，冰層也會阻礙母船和水下機器人之間的通讯。“這些都请求水下機器人擁有自立導引能力，能夠准確接管母船指令，並根據本身設備的狀態調整運行軌跡，在收受接管過程中逐漸向母船靠攏，從而實現自動、平安收受接管治療病毒疣,。”邵剛介紹。
針對這次北極科考事情區高密集度海冰覆蓋的特點，科研團隊創新性地研發了聲學遙控和自動導引相交融的冰下收受接管技術，確保“摸索4500”連續下潛乐成，並能平安收受接管。邵剛說：“我們還增长了應急信標，用於潛器上浮後卡在冰層下或肉眼無法確定位置時，進行較為准確的标的目的定位。”
别的，科研團隊還對“摸索4500”的妨碍處理流程進行了優化，讓它自立判斷本身當下的狀態，從而做出決策。“機器人在持續事情一段時間後，就可以夠像我們人類一樣感覺本身身體狀態若何。”邵剛說，“若是覺得本身‘精力頭’還不錯，就會繼續干活﹔若是覺得不太好了，它就會當即向我們發出求救信號，我們馬上會去幫助它。”
經受考驗
極地天氣顷刻萬變，“摸索4500”布放和收受接管都很平安
雖然已經做好了充实的准備，但極地天氣顷刻萬變，科考隊員們和“摸索4500”在北極還是經歷了意想不到的困難和考驗。
在一次作業前，原定的下潛區域氣溫驟降，風雪交加，能見度很是差。“當時，我們母船距離這個事情區有十幾海裡，在航行過程中我一向很是忐忑，擔心無法正常完成設備布放。”邵剛回憶。
當母船到達下潛區域時，天氣開始轉晴，但以前的降溫和暴風雪讓海面敏捷結冰，水域范圍比以前縮小了不少，給機器人的布放和收受接管增加了極大的困難和風險。
機器人無處下“腳”，科考任務時間緊迫又不克不及耽誤，怎麼辦？最後，邵剛和同事們決定操纵母船進行破冰，人工開辟了一塊可以布放水下機器人的水域環境。邵剛說：“破冰開出的水域范圍很是小，其實晦气於我們對水下機器人的收受接管。幸運的是，最終我們完成為了布放與平安收受接管，也証了然‘摸索4500’具備在極地惡劣環境下開展壯陽藥,科考應用的能力。”
極地海洋的許多區域長年被海冰覆蓋，對海冰特性和冰下海疆進行考查是極地考查的首要組成部門。沈陽自動化钻研所副所長李碩介紹，極地科考一向是水下機器人發展的重點标的目的。近年來，沈陽自動化钻研所前後有4種類型6台套無人水下機器人參加了8次極地科考，為我國極地科考作出了首要貢獻。
“自立水下機器人在極地科考中重要承擔三方面的任務。”李陽說，“一是對浮冰的觀察和探測，领會其厚度、狀態和運動情況等﹔二是測量水體參數，包含水的深度、溫度、鹽度等﹔三是進行海底地形地貌的精細探測，在此基礎上也能够發現海底的一些礦產資源。”
傳統的海冰考查法子，是在海冰上鑽孔，這種法子效力比較低，并且獲得的數據有限，具备很大的局限性。自立水下機器人則不受海冰的影響，可以到達一些人無法到達的區域，更大范圍、更大深度和更長時間地進行科學考查。并且，取樣靈活准確，有助於提高採集樣品的質量，增长樣品採集數量。
“科考人員可以通防脫髮育髮液,過水下機器人上安裝的攝像機、拍照機和成像聲吶等成像設備，直觀地觀察極地的水来世界。”李陽說。
李碩說：“本次將自立水下機器人應用於北極科考任務，讓我們加倍领會科學家們對於智能機器人技術的需求。科研團隊將以此為起點，將技術創新與科學需求緊密銜接，不斷優化和升級，為此後開展北極科考更大面積的探測作業供给加倍智能的技術手腕，助力科學家獲得更多有價值的數據和信息。”
功效先進
可達萬米之深，可到幾千公裡之遠，應用領域越來越廣泛
早在20世紀70年月，一些國家就開始研發用於極地考查的無人水下機器人，今朝已有多種類型，重要包含遙控式（有纜）和自立式（無纜）兩種。
李陽介紹，我國從20世紀80年月開始進行水下機器人的研發，當時沈陽自動化钻研所是重要的研發單位之一。“但極地科考水下機器人的飛躍發展主如果在近10多年，這期間我們前後研發出‘海極號ROV’‘北極ARV’和‘摸索AUV’等水下機器人，參加了屡次極地科考，都實現了乐成應用。”
比年來，面向國家重大需求，沈陽自動化钻研所一向致力於推動水下機器人的譜系化發展，現在從深度上已經實現了從水面到水下1.1萬米全覆蓋，航程上也實現了幾公裡到幾千公裡全覆蓋。“我們團隊重要還是側重於無人水下機器人的研發與應用，今朝我國無人水下機器人在重要功效和機能指標方面，都已經達到國際先進程度。”李陽說。
隨著水下機器人譜系化發展，其應用領域也越來越廣泛，面臨的作業環境也越來越極端和復雜。李陽告訴記者，除極地外，今朝他們還在青藏高原的高原湖、承平洋的馬裡亞納海溝持續開展科學考查。“這些都是很是極端和復雜的環境，對無人水下機器人的自立节制技術提出了很高的请求。我們必要在有限的空間搭載更多的傳感器，這對總體的结构和電池的兼容性都提出了重大挑戰。”
未來，世界自立水下機器人的發展將朝著更智能化的标的目的發展，具備更強的環境適應性和更強的協同作業能力。
“我們原來的自立水下機器人大可能是屬於預編程式的，鄙人水以前科研人員已經提早給它預設好步伐，告訴它目標和行走的路徑。”李陽暗示，將來隨著智能化的發展，人為参與將越來越少，自立水下機器人會變得越來越聰明，發揮的感化越來越大。
《 人民日報 》（ 2021年10月25日 19 版）
頁:
[1]