由于水对电磁波的干扰, 长久以来人们都是通 过电缆进行控制和供能操作, 这也限制了水下 机器人的灵活性、活动范围以及作业种类, 因
此如何让它们去除身上的电缆线一直困扰着 科学家们。随着硬件技术和控制技术的发展, 新式AUV应运而生, 它是无缆式水下机器人, 自带供能模块, 靠其自身的自动化控制能力来 完成所赋予的工作, 并能够大范围活动, 具有 机动性好、安全性高、智能化等优点, 现已成 为完成水下作业的重要工具。
与其他种类的水下机器人相比, AUV有着巨大的优 势, 它能够依据运动传感器参数和导航参数的变化 而快速修正航向, 通过程序控制, 能够全自动按照预 设的航线进行测量、自动换向或调整航线等操作, 能够在测量时保证覆盖工作范围, 而且摆脱了线缆 的限制, 受自然因素影响小, 作业效率高。但ROV受 制于线缆, 其关键技术在于通信。由AUV和ROV的比 较可知, 发展水下机器人的智能化尤为必要, 这将是 水下机器人的未来发展方向。
未来, 水下机器人的潜深一定会越来越大, 特别是 深海机器人, 更是占领海洋开发技术前沿与制高 点的重要利器。由于HOV, ROV, AUV在深海极端恶 劣的环境条件下工作, 不仅需要承受极为巨大的 水压, 还需要保持一定的浮力用来减少推进所需 要的能量、提高航行的效率和时间, 因此目前水 下机器人在设计时一般要进行优化设计, 在流线 型外形的前提下使结构尽可能紧凑。目前AUV一 般依靠自身内部能源供能, 因此需要在自身功耗 和电池电量间找到平衡点, 通常根据不同的作业 目的, 安装不同的设备和传感器, 并且尽可能地延 长续航时间。
发展现状
我国科学家于20世纪70年代末开始对ROV进行研究, 1985年12 月我国首台水下机器人“海人一号”样机进行首航并取得成功 , 可潜入水下深达200 m的位置, 能够在水下连续进行观察、切 割、取样、焊接等作业。十几年来, 我国水下机器人的研究取 得了长足进步, 已经能够制造各种型号的ROV。目前, 在我国水 下机器人中, 潜深最大、功能最强的ROV当属上海交通大学水 下工程研究所研制的“海龙号”。在进行深海热液科研考察任 务中, 它首次观测到太平洋海底非常罕见的巨大“黑烟囱”, 并 获取了热液样品, 还收集了一些附近的微生物样本。2014年, 中 国科学院沈阳自动化研究所研制的极地科考水下机器人——— 北极冰下自主/遥控海洋环境监测系统 (简称“北极ARV”) 还 完成了海冰厚度测量、冰底形态观测和海洋环境参数测量等工
目录
1
ROV和AUV
2
发展现状
3
发展趋势
ROV、AUV
水下机器人主要分为两大类，一类是 有缆水下机器人，习惯称为遥控潜器 （Remote Operated Vehicle，简称 ROV);另一类是无缆水下机器人，习惯 称为自主式水下潜器（Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV）。
ROV-遥控无人潜水器
ROV系统一般包括：动力推进器、遥控电子 通讯装置、摄像头、摄像俯仰云台、用户外 围传感器接口、实时在线显示单元、导航定 位装置、自动舵手导航单元、辅助照明灯和 凯夫拉零浮力拖缆等单元部件。
AUV-自主式水下潜器
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在水下机器人ROV (Remote Operated Vehicle) 方面, 2009年上海 交通大学研制出下潜深度3500m的“海龙”号, 并多次完成科考任务。 2017年8月, 为中科院科考研制的下潜深度为7000m的遥控式水下机 器人ROV正在深圳装机, 10月份的海上测试已完成了下潜深度6000m 的挑战。这些成果均是我国水下机器人技术发展的证明。
ROV连接着一个长的电缆, 由操作员对其进 行控制和供能操作, 其结构与制造过程相对 简单, 在20世纪80年代就已经相当成熟。与 之相比, 早期的AUV需要自我管理并携带供 能模块, 导致其体积过大、作业效率低、造 价高昂、应用型开发较少, 仅作为实验室学 术研究设备而存在。
发展趋势
AUV不受海面风浪等自然因素影响, 可进行长 距离、大范围的探测和搜索;ROV则可作为人 体器官“眼”和“手”的延伸, 从其所在之 处将信息实时回传, 并可长时间进行水下作 业。
水下机器人
分享人：苗连青
前言
自1974年至1980年, 日新月异的工业机器人技术进步, 以及为丰富海 上救助打捞手段和近海海底油气田的勘探、开采, 我国也跟进了水下 机器人研究以及应用的工作。
近些年, 在水下机器人AUV (Autonomous Underwater Vehicle) 方 面2013年哈工大和沈自所研发的“潜龙一号”执行下潜至5080m的 深度, 完成指定任务。2017年3月, “海翼”号深海滑翔机在马里亚纳 海沟完成最深达6329m的下潜观测任务, 显示出我国以沈阳自动化研 究所为代表的自主式水下机器人AUV研究工作取得显著进步。
AUV不受海面风浪等自然因素影响,
可进行长距离、大范围的探测和搜 索;ROV则可作为人体器官“眼”和 பைடு நூலகம்手”的延伸, 从其所在之处将信息 实时回传, 并可长时间进行水下作业 。
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