水下機器人：何時不再受制于人
http://www.moduwu.com 2014-09-24 14:25 來源：中國科學報
在剛剛結束的我國第六次北極科考中，由中科院沈陽自動化所研制的“北極arv”水下機器人一顯身手，先后三次自主完成長期冰站指定海冰區的海冰厚度、冰底形態、海洋環境等參數測量工作。此前，青島羅博飛海洋技術有限公司的飛魚號水下機器人還進行過水上事故搜救。
不需要呼吸氧氣，也不需要休息，能實時傳回水底信息……這都是水下機器人的神奇之處。近年來，在水下搜救、海底勘探、水面應急處理等方面，水下機器人正在發揮著越來越重要的作用。
在接受《中國科學報》記者采訪時，多名機器人專家指出，盡管目前我國的水下機器人研發進展巨大，但其產業化程度仍不夠，而核心部件受制于人，更是成為水下機器人進一步發展的最大阻礙。
水下機器人應用廣
日前，長江航道救助打撈局水下檢測中心在長江荊江河段開展了新型水下機器人設備試驗，為水下檢測新方法作出了有益的探索。這意味著，未來水下機器人可能更廣泛地應用于水下打撈。
中科院沈陽自動化研究所、自主水下機器人技術研究室主任林揚介紹，一般而言，水下機器人包括有纜遙控水下機器人（ROV）和自主水下機器人（AUV）兩大類。
“ROV的優點是水面操作人員可實時觀察到水下環境并遙控操作，對機器智能要求不高，缺點是由于電纜連接，其活動范圍有限；AUV的優點是由于沒有電纜連接，其活動范圍較大，不受母船制約，不足是對機器智能要求較高，目前僅限于簡單的水下探測作業。”林揚指出，目前發展了ROV和AUV混合型水下機器人，其活動范圍較ROV大大增加，且操作者可以通過光纖實時監測和操控水下機器人，因此也稱之為半自主水下機器人。
中科院沈陽自動化研究所海洋技術裝備研究室主任李碩告訴記者，今年7月份，深海滑翔機在南海完成了區域覆蓋觀測試驗性應用，這是我國自主研制的滑翔機首次完成該項試驗性應用。
中科院光電技術研究所高級工程師馮常則介紹了一種工作于特種環境條件下的水下機器人。目前，該所研發的水下機器人主要應用于核電站停堆大修期間關鍵設施設備的監測及維護。
產業化仍有不足
目前國際上遙控水下機器人技術及制造產業已經成熟，形成了所謂的“ROV工業”；自主水下機器人和水面機器人仍處于從實驗室走向應用的過渡階段，產品尚未完全成熟，除軍用外，只有少數型號能作為商品出售，其應用范圍還有待開拓。而在國內，無論是ROV還是AUV，均尚未形成產業。
“目前，國外擁有的水下機器人中的主要類型我們所里均有研制開發，其總體集成水平大體上達到或接近國際水平，但在應用層面上還明顯不足。”林揚說。
其實，受到水下機器人“產業化”困擾的，并不只有中科院沈陽自動化研究所。
中科院光電技術研究所的水下機器人主要應用于特種領域，因此產量并不大。“我們根據客戶的要求，非標定制水下機器人，一般都是核電站向我們定制。按照核電站需求開始設計、加工、調試，產品的研發周期在半年左右。”馮常說：“國內水下機器人的產業化存在一些共性的問題。因為非標定制的太多，涉及專業面廣，在某些專業領域與國外差距較大。”
核心何時中國造
水下機器人不僅需要“視力好”，能夠進行高速、高精度光學自動定位，還需要耐腐蝕、動作靈活，而這些條件，離不開關鍵部件的制造。
李碩表示，與發達國家相比，我國在一些關鍵部件和關鍵材料的研究方面還有很大差距，要實現水下機器人的產業化，重點在于市場的開拓和基礎材料、重要組部件、各種高精度探測設備和傳感器的研究開發。
林揚指出，雖然我國的總體技術和研發能力已達到或接近國際先進水平，但在一些關鍵部件和某些材料的研究方面還有很大差距。馮常也認為，材料是特種機器人的核心技術之一。
林揚說：“與其他機器人相比，目前AUV的情景感知、導航定位、自主控制等智能水平還相對較低，僅限于完成水下探測、目標搜尋等簡單、重復的任務。此外，由于與海水介質的接觸，低密度、高強度的材料以及密封、防腐等也是水下機器人特有的技術，且隨著深度的增加，其難度也越來越大。”
“水下機器人的發展與材料、能源、傳感器、控制、通信、人工智能等密切相關。”李碩認為，要實現水下機器人向更深、更遠、功能更強的目標發展，關鍵技術的研究必須先行。
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