水下機器人應用領(lǐng)域拓寬引來(lái)發(fā)展熱潮

　9月19日，大連金石灘，距離海岸約300米的一處80平米見(jiàn)方的作業(yè)平臺上，正在進(jìn)行2020年全國水下機器人大賽自主抓取組的比賽。大連理工大學(xué)OurEDA隊的水下機器人大顯身手，抓取了11個(gè)“獵物”。
據大連理工大學(xué)OurEDA隊領(lǐng)隊、大連理工大學(xué)水下智能機器人實(shí)驗室工程師張萬(wàn)輝介紹，這臺水下機器人搭載了雙目攝像頭，在水體環(huán)境比較渾濁的情況下也能讓畫(huà)面比較清晰，較好地輔助進(jìn)行水下抓取，同時(shí)搭載了水下智能算法，可以實(shí)現完全自主抓取。
水下機器人熱潮——大勢所趨
近年來(lái)，隨著(zhù)我國水產(chǎn)養殖業(yè)的不斷發(fā)展，海洋牧場(chǎng)的采捕方式卻依然主要依靠人工潛水的傳統作業(yè)方式。每逢收獲季，潛水員人工作業(yè)不僅勞動(dòng)強度大、生產(chǎn)效率低、采捕成本高，而且長(cháng)期水下作業(yè)，也會(huì )給潛水員帶來(lái)一定的職業(yè)傷害。因此，采用水下機器人進(jìn)行海產(chǎn)品捕撈、推進(jìn)海洋牧場(chǎng)的智能化和工業(yè)化水平成為大勢所趨。
水下機器人在管道清潔領(lǐng)域也將大有作為。我國因為人口分布不均，城市管道面臨著(zhù)堵塞、年久失修等問(wèn)題。如果運用水下機器人進(jìn)行管道的檢測，就可精準定位需要修理的管道，避免了大規模挖開(kāi)地面，重新安裝的方式，節省了大量的人力和時(shí)間，保障了城市交通的正常運行。
在娛樂(lè )消費端，水下機器人也有相當廣泛的市場(chǎng)。隨著(zhù)潛水運動(dòng)的興起，我國擁有潛水證的人群已達1.5億，越來(lái)越多的人對深水運動(dòng)感興趣，因此也給C端市場(chǎng)帶來(lái)了機會(huì )，比如海洋館、游樂(lè )場(chǎng)、科技館等娛樂(lè )場(chǎng)所就需要水下機器人監控水域環(huán)境，實(shí)時(shí)進(jìn)行信息反饋，避免人員溺水和傷亡事件的發(fā)生。在個(gè)人消費領(lǐng)域，小型的水下機器人還可用于水下拍攝，攜帶方便。

　　水下機器人與儀器儀表

　　其實(shí)，水下機器人與我們儀器儀表行業(yè)有著(zhù)密不可分的關(guān)系。例如，我們常見(jiàn)的遙控潛水器是由水面設備和水下設備組成的。其中水面設備又包括了操縱控制臺、電纜絞車(chē)、吊放設備、供電系統等，水下設備又包括了中繼器和潛水器本體等。水下機器人的本體在水下靠推進(jìn)器運動(dòng)，本體上裝有觀(guān)測設備，例如攝像機、照相機、照明燈等，而機器人工作的時(shí)候又需使用機械手、切割器、清洗器等作業(yè)設備。

　　水下機器人的水下運動(dòng)和作業(yè)，是由操作員在水面控制和監視的?？侩娎|向本體提供動(dòng)力和交換信息。中繼器可減少電纜對本體運動(dòng)的干擾。目前，越來(lái)越多的水下機器人從簡(jiǎn)單的遙控式向監控式發(fā)展，即由母艦計算機和潛水器本體計算機實(shí)行遞階控制，它能對觀(guān)測信息進(jìn)行加工，建立環(huán)境和內部狀態(tài)模型。操作人員通過(guò)人機交互系統以面向過(guò)程的抽象符號或語(yǔ)言下達命令，并接受經(jīng)計算機加工處理的信息，對水下機器人的運行和動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行監視并排除故障。智能水下機器人系統使得操作人員僅需要下達總任務(wù)，機器人就能根據識別和分析環(huán)境，自動(dòng)規劃行動(dòng)、回避障礙、自主地完成指定任務(wù)。
未來(lái)發(fā)展趨勢

　　1、持久續航

　　目前，雖然水下機器人已經(jīng)得到大家的普遍重視，但依舊有阻礙智能水下機器人發(fā)展的因素，其中最需要解決的問(wèn)題就是能源與遠程導航問(wèn)題。目前正在研究的各種可利用的能源系統包括一次電池、二次電池、燃料電池、熱機及核能源。開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的自主水下機器人是引人注目的新進(jìn)展，太陽(yáng)能自主水下機器人需要浮到水面給機載能源系統再充電。并且這種可利用的能源又是無(wú)限的。

　　眾所周知，6000米以上水深的海洋面積占海洋總面積的97%。因此許多國家把發(fā)展6000水深技術(shù)作為一個(gè)目標。據資料顯示，美國伍茲霍爾海洋研究所研制成一種深海探測潛器“ABE”，可在水深6000米的海底停留一年。日本于1993年研制成工作水深為11000米的深海無(wú)人潛器“海溝號”。

　　2、智能化是最終目標

　　不可忽略的是，增加水下機器人行為的智能水平一直是各國科學(xué)家的努力目標。但是由于目前的人工智能技術(shù)不能滿(mǎn)足水下機器人智能增長(cháng)的需要，因此需要將人的智力引入到水下機器人中來(lái)，這就是監控型水下機器人的思想。不完全依賴(lài)于機器的智能，更多地依賴(lài)傳感器和人的智能，是今后的一個(gè)重要發(fā)展方向，并且把這種機器人稱(chēng)勢基于傳感器的先進(jìn)水下機器人。發(fā)展多機器人協(xié)同控制技術(shù)，也是增加自主水下機器人智能的重要方面。

　　水下機器人看似離我們的日常生活很遙遠，但相信在不久的將來(lái)，也將普及在大眾視野中。