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中国观察级水下机器人发展现状

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-05-21 14:49:00【

  水下机器人是一种可以在水下运行并能够独立完成特定功能的机械设备,通常可以分为载人水下机器人(HumanOccupiedVehicle,简称HOV),遥控机器人(RemotelyOperatedVehicle,简称ROV)和自治无人水下机器人(AutonomousUnderwaterVehicle,简称AUV)三类。

  AUV在水下通过各类传感器测量信号,经过机载CPU进行处理决策,独立完成各种操作,例如进行水下机动航行,动力定位,信息采集,水下探测等。通常这种机器人依靠水声通讯技术与岸基和船基进行联络,或者浮出水面,撑起无线电天线,与陆基和卫星进行通讯。AUV的能源完全依靠自身提供,往往自身携带可充电电池、燃料电池、闭式柴油机等。该类设备优点是活动范围可以不受空间限制,并且没有脐带缆,不会发生脐带缆与水下结构物缠绕问题,但是水下的续航能力和负载能力受到自身能源的强烈制约,只能完成一些短程和轻载的工作,而自身的CPU处理能力又很大程度上限制了AUV所能从事工作的复杂程度。典型的AUV有美国海军研究生院的PhoenixAUV和性能更优越的AriesAUV,这两个机器人的研发主要是为了研究智能控制、规划和导航功能。麻省理工大学OdysseyII是一种主要用于海冰检测和标图的机器人。

  美国新罕布什尔自主水下系统研究所与俄罗斯远东科学院水下技术研究所联合开发的太阳能自主水下AUV正在尝试克服AUV的远程续航缺陷。美国的C.S.Droper实验室则在仿生AUV方面有巨大的突破,代表产品是仿黄鳍金枪鱼机器人VCUUV。加拿大在1994年冰层电缆铺设方面率先采用AUV技术,研制出TheseusAUV,该机器人配备了一块70kWh铝氧燃料电池,续航能力达到36小时。后来该机器人的能源装置不断升级,到1997年完成第二代电池试验,续航能力较第一代显著提高。日本东京生产技术研究所主要致力于水下电缆检测领域,研发出了包括Twin-BurgerI型和II型、PTEROA150型和250型等多系列电缆铺设和检测维护AUV。

  在国内AUV的研制主要由两所机构完成,一是一中科院沈阳自动化研究所为核心,该所与中船重工业集团702所,哈尔滨工程大学等合作研发出“探索者1号”AUV等机器人,之后与俄罗斯合作研发了CR系列机器人。另一个是以哈尔滨工程大学为中心,主要研发军用智能机器人。北京航空航天大学致力于仿生机器鱼的研究,为新推进器技术和新型结构的研究奠定了良好的基础。