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水下机器人的发展历程
作者:admin 发布日期:2015-12-17 17:26:16

       水下机器人也称作潜水器(Underwater Vehicles),准确地说,它不是人们通常想象的具有人形的机器,而是一种可以在水下代替人完成某种任务的装置,其外形更像一艘潜艇。     

     水下机器人的种类很多,其中载人潜水器、有缆遥控水下机器人(ROV)、无缆水下机器人(AUV)是三类最重要的潜水器。回顾水下机器人的发展历史,我们从中可以看到人类征服海洋的进程。 

      最早出现的潜水器是载人潜器,这是人们在设计潜水球和潜艇微型化的基础上研制出来的,主要是替代潜水员在深海中进行潜水作业,可进行海洋考察、打捞、水下作业和救生。其排水量从几吨到几十吨,航速为1~2.5 米/秒,下潜深度为几百米到一万米。在载人潜器上有密封的载人舱室及生命保障系统,可乘坐2~3 人,还有供观察用的窥视窗,潜水人员坐在耐压舱内通过视窗对海底世界进行观察,同时潜水器内还带有各种测量仪器、通讯设备,并可以携带1 或2个机械手。图1 为早期的载人潜器示意图。图2 为法国的Nautile 载人潜器。

水下机器人 

    世界上第一台载人潜器叫Argonaut the First,是由西蒙·莱克于1890 年制造的。从20 世纪60 年代中期到70 年代中期是载人潜器发展的鼎盛时期,其技术发展得较为成熟,此后逐渐进入低谷。      

      后来随着计算机技术的发展,美国、俄罗斯、日本等国先后研制出无人潜器,即水下机器人,它比载人潜器要小,也更灵活。按照水下机器人与母船间有无电缆连接将其分为有缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicles,ROV) 和自治水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)。ROV通过电缆由母船向其提供动力,人在母船上通过电缆对ROV进行遥控。而AUV 自带能源,依靠自身的自治能力来管理和控制自己以完成人赋予的使命。 

      早在20 世纪50 年代,有几个美国人想把人的视觉延伸到神秘的海底世界,他们把摄像机密封起来送到了海底,这就是ROV 的雏形。1960 年美国研制成功了世界上第一台ROV─“CURV1”,如图3 所示,它与载人潜器配合,在西班牙外海找到了一颗失落在海底的氢弹,由此引起了极大的轰动,ROV 技术开始引起人们的重视。另外,当时发生的石油短缺使得油价提高,刺激着近海石油开发业的发展,同时也促进了ROV的迅猛发展。到了70 年代, ROV产业已开始形成,ROV在海洋研究、近海油气开发、矿物资源调查取样、打捞和军事等方面都获得广泛的应用,是目前使用最广泛、最经济实用的一类潜水器。ROV 的最大下潜深度可达一万米。图4 和图5 为美国CURV2和CURV3 型ROV,这是在CURV1 的基础上不断改进而产生的功能更完善的ROV。

陕西水下机器人

 海天海洋水下机器人


水下机器人     20 世纪50 年代末期,美国华盛顿大学开始建造第一艘无缆水下机器人——“SPURV”,这艘AUV 主要用于水文调查。从60 年代中期起,人们开始对无缆水下机器人产生兴趣。但是,由于技术上的原因,致使AUV 的发展徘徊多年。随着电子、计算机等新技术的飞速发展及海洋工程和军事方面的需要,AUV再次引起国外产业界和军方的关注。进入90 年代,AUV 技术开始逐步走向成熟。

     中国水下机器人的发展起步较晚,1980年蒋新松院士提出“结合中国国情,把特殊环境下工作的机器人作为中国机器人技术发展的突破口”的设想,并提出把“智能机器人在海洋中的应用”作为研究重点,选择“海人1号”作为发展水下机器人的具体目标。“海人1号”先后于1985及1986年获得首航及深潜试验的成功,技术上达到80年代世界同类产品的水平。 

    1986年863计划实施之前,我国研制的都是有缆遥控水下机器人,工作深度仅为300米。在863计划精心组织下,经过6年的艰苦努力研制出两台先进的无缆水下机器人(AUV )。1994年“探索者”号研制成功,它工作深度达到1000米,甩掉了与母船间联系的电缆,实现了从有缆向无缆的飞跃。从1992年6月起,与俄罗斯科学院海洋技术研究所合作,以我方为主,开始研制6000米无缆自治水下机器人。1995年8月, CR-01 6000米AUV 的研制成功,使我国机器人的总体技术水平跻身于世界先进行列,成为世界上拥有潜深6000米自治水下机器人的少数国家之一。 

 

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