[科普中國]-深海勇士：水下機器人

我是一名哨兵，但是與其他哨兵不同的是，我們工作在環(huán)境惡劣危險的海底一線。我們會“七十二變”，或為“魚”，或為“蟹”，或為“蝙蝠”，或為“蛇”；我們擁有“十八般武藝”，會“變形”，會“探測”，會“追蹤”，會“采礦”，還會“考古”；我們“翻山越嶺”，暢游深海，人們稱我們?yōu)樗聶C器人。我們最主要的工作就是探索海洋。

為什么要探索海洋呢?因為21世紀(jì)的今天，人類面臨人口膨脹、資源短缺、環(huán)境惡化等三大難題，面對這些難題，出路在哪里?答案就是向海洋拓展活動空間、向海洋要資源，因為海洋是人類資源的寶庫，地球是個藍(lán)色的水球，海洋面積占了70.8%。然而科學(xué)家經(jīng)過調(diào)查的海底，到目前只完成了5%，還有95%沒有下去看過，富饒美麗的海底世界亟待一批勇士去探索。然而，探索海洋的難度可謂“寸步千里”。海洋的未知性及海底壓力，氧氣供應(yīng)等問題對探索海洋造成了巨大的困難與挑戰(zhàn)。在這樣的困境下，我與朋友們挺身而出，作為哨兵，開始了神秘的海洋探索之旅。

我們水下機器人分為三大類：分別為載人潛水器(HOV)、遙控水下機器人(ROV)和自主水下機器人(AUV)。其中，赫赫有名的“潛龍”家族就是我國研制的一類自主水下機器人?！皾擙埲枴贝蟾缡俏覈钕冗M(jìn)的無人無纜潛水器。它身長3.5米 、高1.5米、體重1.5噸、立扁形身體，還有4只“鰭”。從外形上看，它就像一只胖胖的大黃魚。它的這種非回轉(zhuǎn)體立扁魚形設(shè)計，有利于減少垂直面的阻力，便于潛水器在復(fù)雜海底地形中垂直爬升，也可以增強水面航行能力。這條萌萌的“大黃魚”的本領(lǐng)可不一般。它可以通過嘴內(nèi)的前視聲納感知前方障礙物，肚皮底下的高度計感知離底高度，操控眼睛內(nèi)的水平槽道推進(jìn)器和左右分布四個鰭的動作，實現(xiàn)潛水器前進(jìn)后退、上浮下沉、左右轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)智能避障。同時，“大黃魚”肚子里的慣導(dǎo)系統(tǒng)能計算自己所處的位置，并將其位置及工作狀態(tài)等信息，通過背部的聲通信系統(tǒng)發(fā)送至母船，并能虛心接受母船發(fā)送來的準(zhǔn)確位置信息予以改正，結(jié)合肚子底下的高度計感知的高度信息、深度計感知的深度信息，正確打開或關(guān)閉各個探測設(shè)備。

“潛龍三號”機器人

2018年4月20日，“大黃魚”迎來了它的第一次“大考”， 在大洋一號的搭載下，它在南海進(jìn)行了首次海試，進(jìn)入海面后，它以每分鐘50米的速度下潛，并抵達(dá)了3850米的深海進(jìn)行航行，共航行了42小時48分鐘，航程156.82公里，這次考試，“大黃魚”以優(yōu)異的成績通過了考評和驗收。還創(chuàng)造了我國自主潛水器深海航程的最遠(yuǎn)記錄?！皾擙埲枴痹谏詈?fù)雜地形進(jìn)行資源環(huán)境勘查時，具備微地貌成圖、溫鹽深探測、甲烷探測、濁度探測、氧化還原電位探測、海底照相和磁力探測等熱液異常探測功能。

除了“大黃魚”大哥，還有許多工作在海下的朋友們。下面就讓我來為大家介紹一下：

第一位：水下步行機器人“巨蟹”兄（CrabsterCR200）

水下步行機器人-CrabsterCR200(韓國海洋技術(shù)研究院)

CrabsterCR200是一種有助于探險家和科學(xué)家進(jìn)行探索的新工具，巨蟹兄重達(dá)635公斤，它可用6條腿穩(wěn)定身體，在強大水流中低下“頭”，翹起“臀”，迎著水流前進(jìn)。它配有11部相機，其中包括通過反射聲波在渾濁海水中識別方向的聲學(xué)相機。被設(shè)計用來像真甲殼綱動物一樣在海底移動，通過復(fù)雜技術(shù)穩(wěn)定自身。可用于科學(xué)探索項目，安裝用于石油和天然氣的管道等設(shè)施。

第二位：智能追蹤水下無人機BW Space

BW Space是我們水下機器人中首次應(yīng)用圖像識別和智能追蹤技術(shù)的，在0.2-7米內(nèi)識別出目標(biāo)人物，鎖定拍攝對象，啟動自動跟蹤拍攝模式，水下拍攝更智能和流暢。相比上一代水下機器人，BW Space拍攝性能更加優(yōu)越，續(xù)航能力也更強勁，可以支持長達(dá)7小時的水下拍攝，最大下潛深度達(dá)到100米，其中4K高清攝像頭能夠捕捉更加細(xì)膩的畫面。BW Space具備的拍攝技術(shù)、下潛深度以及續(xù)航能力，讓其可廣泛運用在水下攝影、水下探索、潛水娛樂、海底勘測、考古、科研教學(xué)、安全搜救、海洋環(huán)境保護(hù)等多個領(lǐng)域。

智能追蹤水下無人機-BW Space（中國約肯機器人）

第三位：勤勞的海產(chǎn)養(yǎng)殖機器人波塞冬I號

水下機器人波塞冬I號，外表看起來像一個大的手持游戲機，只有籃球大小，內(nèi)部通過一個相機連接到操作者手中的控制器，并可將實況錄像顯示在集成的屏幕上。它最大下潛深度為120米，攜帶全高清相機，續(xù)航能力達(dá)5小時，可通過遠(yuǎn)程無線遙控，并將畫面實時上傳，通過自研的APP可靈活操作，或使用遙控手柄連接VR設(shè)備。目前，波塞冬I號在幫助人們進(jìn)行海產(chǎn)養(yǎng)殖，據(jù)深圳一位海產(chǎn)養(yǎng)殖用戶介紹，260多畝的水域，利用水下機器人可在2小時內(nèi)檢查完所有的網(wǎng)箱，一方面提升了效率，另一方面也避免了大規(guī)模疾病帶來的成本損失。

海產(chǎn)養(yǎng)殖機器人-波塞冬（中國吉影科技）

當(dāng)然我還有許多厲害的朋友，有的以及可以下潛到海底11000米左右，我們的工作也越來越廣泛且多樣性，除了上面提到的幾位，還有水下攝影師BIKI、Gladius，水下搜索兵“蝠鲼機器人”，可探測核反應(yīng)堆的“迷你翻車魚”，以及與人類如影隨行的智能穿戴型“潛巡者”……但是由于時間有限，我不得不盡快返回海底繼續(xù)工作了。對我們感興趣的朋友可以通過我們的采訪與報道進(jìn)行進(jìn)一步了解，我們愿與你一起探索奇妙的海底世界。相信隨著計算機技術(shù)的進(jìn)步與水下機器人智能水平的提高，我們必將大有可為。