水下机器人发展概述

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一文看懂水下机器人的发展及应用

一文看懂水下机器人的发展及应用

一文看懂水下机器人的发展及应用水下机器人是指用于在水下环境中执行各种任务的机器人。

随着人类对于深海探索和水下资源开发的需求不断增长,水下机器人技术得到了迅猛发展,并广泛应用于海洋科学研究、海洋资源勘探开发、海底救援等领域。

水下机器人发展至今经历了几个重要阶段。

早期的水下机器人常常是通过电缆与地面控制中心相连,无法独立作业,限制了其运动范围和灵活性。

随着技术的进步,无线控制技术和自主导航技术的应用使得水下机器人可以脱离外部控制实现自主运动,极大提高了其作业效率和灵活性。

此外,水下机器人的机械手臂、摄像设备和传感器等关键技术也不断突破,使得水下机器人能够进行更加复杂的任务。

水下机器人在海洋科学研究中具有重要的应用价值。

水下机器人可以携带各种科学仪器和传感器,实时监测和采集海洋环境中的气象、地质、生物等数据,为海洋科学家提供丰富的研究素材。

水下机器人的高度灵活性和精确操控能力,使其能够深入到各种狭窄或危险的海底地形,探索未知的海洋部分,为人类揭开海洋之谜提供了重要支持。

此外,水下机器人也被广泛应用于海洋资源勘探开发。

水下机器人可以配备各种侦查设备,如声纳、摄像系统等,用于寻找和勘探海洋资源,如石油、天然气、矿物等。

水下机器人还可以搭载样品采集装置,实时采集水下地质样品和生物样品,为资源开发提供科学依据。

水下机器人在海底油气管道的维修和管理中也扮演着重要角色,能够实时监测和维修海底管道,降低了人员风险和作业成本。

此外,水下机器人在海底救援和海洋环境保护中也具有重要的应用价值。

水下机器人可以配备搜救设备,如声呐、图像系统等,用于搜救遇险的潜水员或船只,提高救援效率和成功率。

水下机器人还可以用于清理海洋垃圾和监测水质等环境保护任务,为维护海洋生态平衡做出贡献。

总之,水下机器人的发展和应用为人类深海探索、海洋资源勘探开发以及海底救援等提供了强大的支持。

随着技术的不断进步,水下机器人将在未来发挥更加重要的作用,为人类探索未知的海洋世界、保护海洋环境和开发海洋资源做出更大的贡献。

水下机器人技术的发展

水下机器人技术的发展

水下机器人技术的发展随着科技的不断进步,人们对水下机器人技术的需求越来越多。

水下机器人技术主要应用于海底勘探、水下工程、水下考古、水下科学研究等领域,对人类社会的发展起到了十分重要的作用。

本文将从水下机器人技术的发展历程、目前的应用领域、未来的发展方向等几个方面来探讨这一话题。

一、水下机器人技术的发展历程水下机器人技术的起源可以追溯到上世纪50年代。

当时,美国开始了一个名为“蒸汽笛号”(Whale)的水下探测计划,旨在开发一种能够在水下执行任务的机器人。

这项计划最终成功地研制出了第一代水下机器人“万能号”(Man-in-the-Sea)。

自此之后,水下机器人技术开始逐步发展起来。

在过去的几十年,水下机器人技术得到了长足的进展。

特别是在海底石油勘探、水下考古、水下维修等领域,水下机器人已经成为了不可缺少的工具。

据统计,截至2018年,全球已经有超过4000台水下机器人投入使用,其中包括了着名的“深渊探测器”、“探索”号以及“革命”号等。

二、目前的应用领域目前,水下机器人技术的应用领域非常广泛。

以下是一些主要的应用领域。

1.海洋资源勘探水下机器人技术在海洋资源勘探方面有着广泛的应用。

通过使用水下机器人,人们可以快速检测出海中地形的变化、水下矿床及海洋生物的分布情况,为海洋资源开发提供了重要的数据支持。

2.水下工程水下机器人技术在水下工程方面也有着十分广泛的应用。

使用水下机器人可以避免人员直接下潜的危险性,同时可以大大提高工作效率。

当前,水下机器人在海底油井维修、水下管道铺设、水下桥梁安装等方面的应用越来越广泛。

3.水下考古水下机器人技术也可以应用于水下考古领域。

通过使用水下机器人,可以对古代遗址、沉船遗址等进行三维扫描,提取详细的数据,同时也可以大大降低人员的安全风险。

4.水下科学研究水下机器人在水下生物研究、海洋环境监测、海底地质研究等方面也有着重要的应用价值。

比如,水下机器人可以用来探测深海生物、水下火山的分布情况等等。

水下机器人技术的应用与发展趋势

水下机器人技术的应用与发展趋势

水下机器人技术的应用与发展趋势随着科技的不断发展,水下机器人技术已经逐渐成为了未来探索海洋、开发海洋资源、保护海洋环境等领域的重要工具。

本文将从水下机器人技术的概念、应用场景、技术特点、发展趋势等多个方面进行探讨。

概念解析水下机器人,又称为水下无人机,是一种在水下进行勘探、观测、维修等任务的机器人。

其优势在于可以在人类无法到达的水下环境中执行操作,且不受水压和水温等影响。

水下机器人分为有线控制和自主运行两种。

有线控制的机器人需要通过电缆与地面的操控设备相连,而自主运行的机器人则可以自己判断并执行任务。

应用场景水下机器人在海洋勘探、海底考古、海洋环境监测等方面有广泛应用。

在石油、天然气开发方面,水下机器人可以在海底巡检和维护井口设备,还可以在海底进行探测和勘探工作。

在海底考古方面,水下机器人可以通过各种传感器进行数据采集和图像记录,帮助研究者理解古代文明的历史和文化。

在海洋环境监测方面,水下机器人可以监测海底的地形、地质活动、水文和生物等情况,帮助科学家更好地理解海洋和生物之间的相互作用。

此外,水下机器人还可以用于海洋生态修复、农业、水产养殖、水下采矿等多个领域。

技术特点水下机器人技术有着自身的特点,具体包括以下几个方面。

(1) 远距离控制: 由于水下机器人工作环境的特殊性,远程控制成为其主要的操控方式。

远程控制需要通过有线或者无线通讯实现,通讯性能和可靠性的提升将会直接影响到水下机器人的应用效果。

(2) 高强度材料: 水下机器人工作在水下高压和海流等较复杂环境下,需要具备承受外力作用的能力。

因此,在水下机器人相关的材料制备和结构设计中,需要采用高强度、高韧性、耐腐蚀的材料。

(3) 精密测量技术: 在水下机器人处理读取传感器数据的过程中,需要有较高的测量精度和信噪比。

目前,水下机器人采用的测量技术主要包括声纳、激光雷达和摄像头等。

发展趋势随着水下机器人技术的不断进步和发展,其应用范围将会越来越广泛。

水下机器人技术的研究现状及应用前景

水下机器人技术的研究现状及应用前景

水下机器人技术的研究现状及应用前景近年来,随着科技的不断进步,水下机器人成为了重要的科技研究领域之一。

这项技术的应用广泛,其技术难度也逐渐提高。

在海洋资源的开发、环境保护、科学研究、军事防御等方面,水下机器人都有着广泛的应用前景。

本文将重点介绍水下机器人技术的研究现状及其应用前景。

一、水下机器人的发展历程水下机器人是指可以在水下执行各种任务的机器人,包括潜水器和自主运动水下机器人。

它主要由机械臂、推进器、计算机控制系统、感应器等部分组成。

水下机器人自问世以来,经历了几个历程。

20世纪70年代,水下机器人主要用于海洋科学研究和救援任务。

但由于原材料稀缺、科技水平不高,水下机器人的生产成本非常高,同时该技术也只在美国和苏联这两个国家中得到应用。

20世纪80年代中期,水下机器人技术得到了飞速发展,尤其是计算机和传感器技术的进步,使得机器人的智能化程度得到了很大提高。

随着水下机器人技术的飞速发展,它的应用范围也逐渐扩大,包括海洋资源勘测、管线巡检、深海采矿、海底油气勘探等。

21世纪以来,随着深海研究和资源勘探任务的不断增加,水下机器人技术又得到了快速发展。

人们开始制造大型、高效、自主控制的水下机器人,例如蛟龙号、深海勇士号等。

这些水下机器人的应用范围更为广泛,技术也更加成熟。

二、水下机器人技术的研究现状目前,水下机器人的研究主要集中在以下几个方面:1. 感应器技术水下机器人的感应器技术是指通过不同的感应器来获取水下信息,包括声纳、激光雷达、高清相机、水下磁力计等。

随着感应器技术的不断进步,水下机器人的探测能力也在不断提高。

2. 自主控制技术自主控制技术是指水下机器人具备自主学习和决策的能力,能够自主规划路径、避障、完成任务等。

自主控制技术可以大大提高水下机器人的执行能力。

3. 能源技术水下机器人的能源技术主要包括传统化石能源、太阳能以及海底热能等。

在当今环保的大趋势下,太阳能和海底热能技术更为可持续且环保。

水下机器人发展趋势

水下机器人发展趋势

水下机器人发展趋势一、本文概述随着科技的不断进步和创新,水下机器人技术已经成为当今海洋探索、海洋资源开发和海洋环境保护等领域的重要工具。

本文旨在探讨水下机器人技术的发展趋势,分析当前的技术现状,以及预测未来的发展方向。

我们将从水下机器人的设计、功能、应用领域以及面临的挑战等方面进行深入探讨,以期为读者提供全面而深入的了解。

我们将概述水下机器人的发展历程,从最初的简单潜水器到现在的智能自主水下机器人,分析各个阶段的技术特点和突破。

接着,我们将重点介绍当前水下机器人的主要技术特点,包括其设计原理、动力系统、控制系统、感知与导航技术等。

我们还将探讨水下机器人在海洋科学研究、海底资源勘探、水下救援、海洋环境监测等领域的应用情况。

在分析了当前水下机器人的技术现状和应用领域后,我们将进一步预测其未来的发展趋势。

随着、物联网、大数据等技术的不断发展,水下机器人将在智能化、自主化、远程化等方面取得重要突破。

随着人类对海洋的探索和利用需求不断增加,水下机器人将在更多领域发挥重要作用。

我们还将分析水下机器人技术发展所面临的挑战和问题,如续航能力、环境适应性、成本等,并提出相应的解决方案和建议。

通过本文的阐述,我们希望能够为关注水下机器人技术的读者提供有益的参考和启示,共同推动水下机器人技术的不断发展和进步。

二、水下机器人发展历程水下机器人,也称为无人潜水器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV),是专门用于在水下环境进行各种任务的机器人系统。

从最初的简单原型到现代的高科技装备,水下机器人的发展历程充满了创新与突破。

初期探索阶段:20世纪60年代,随着人类对海洋资源探索的需求增长,水下机器人开始进入初步的探索阶段。

这一阶段的水下机器人多以遥控型为主,体积较大,功能相对简单,主要用于军事侦查和海底地形测绘。

技术进步阶段:进入20世纪80年代,随着传感器技术、通信技术和控制技术的飞速发展,水下机器人开始向着智能化和自主化方向发展。

水下机器人百度百科

水下机器人百度百科

水下机器人编辑水下机器人也称无人遥控潜水器,是一种工作于水下的极限作业机器人。

水下环境恶劣危险,人的潜水深度有限,所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。

无人遥控潜水器主要有,有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种,其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。

中文名水下机器人时间1953年性质水面设备属性水下运动和作业目录1发展历程▪第一阶段▪第二阶段▪第三阶段2结构功能3应用领域▪安全搜救▪管道检查▪科研教学▪水下娱乐▪能源产业▪考古▪渔业4优缺点▪优点▪缺点5国际发展▪美国▪日本▪欧洲▪中国1发展历程编辑第一阶段从1953年至1974年为第一阶段,主要进行潜水器的研制和早期的开发工作。

先后研制出20多艘潜水器。

其中美国的CURV系统在西班牙海成功地回收一枚氢弹,引起世界各国的重视。

[1]1953年第一艘无人遥控潜水器问世,到1974年的20年里,全世界共研制了20艘无人遥控潜水器。

特别是1974年以后,由于海洋油气业的迅速发展,无人遥控潜水器也得到飞速发展。

第二阶段无人有缆潜水器的研制80年代进入了较快的发展时期。

1975至1985年是遥控潜水器大发展时期。

到1981年,无人遥控潜水器发展到了400余艘,其中90%以上是直接;或间接为海洋石油开采业服务的。

海洋石油和天然气开发的需要,推动了潜水器理论和应用的研究,潜水器的数量和种类都有显著地增长。

载人潜水器和无人遥控潜水器(包括有缆遥控潜水器、水底爬行潜水器、拖航潜水器、无缆潜水器)在海洋调查、海洋石油开发、救捞等方面发挥了较大的作用。

第三阶段1985年,潜水器又进入一个新的发展时期。

80年代以来,中国也开展了水下机器人的研究和开发,研制出美国的鱼雷型机器人“海人”1号(HR-1)水下机器人,成功地进行水下实验。

[2] 1988年,无人遥控潜水器又得到长足发展,猛增到958艘,比1981年增加了110%。

[3]这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器,大约为800艘上下,其中420余艘是直接为海上池气开采用的。

水下机器人概述和发展应用前景

水下机器人概述和发展应用前景

水下机器人概述和发展应用前景随着人类社会的不断发展,对于海洋资源的需求也越来越大。

我国拥有着广阔的海域和资源,对于海洋的利用和保护具有重要的意义。

但是海洋的环境和条件十分苛刻,如何更好地利用和保护海洋资源成为了一个重要的问题。

而水下机器人的发展,为我们提供了一种全新的途径。

本文将对水下机器人的概述和发展应用前景进行探讨。

水下机器人的概述水下机器人是指能够在水下环境中移动、观测、采集等一系列活动的机器人设备。

它们具有自主控制和高效操作的特点,能够在海洋环境中完成高难度的任务。

水下机器人主要由机械结构、动力系统、传感器、控制系统和通信系统等组成,其中最核心的部分是控制系统,它能够实现水下机器人对于环境的感知、判断和决策。

水下机器人可以分成两种不同的类型:远程操作和自主运行。

远程操作型机器人又称作ROV(Remote Operated Vehicle),由操纵员通过遥控器对机器人进行控制。

而自主运行型机器人又被称为AUV (Autonomous Underwater Vehicle),它们通常配备了一套完整的传感器、计算机和控制系统,能够在没有人的干预下完成一系列任务。

水下机器人的发展在上世纪50年代初期,美国海军开始尝试使用水下机器人完成海洋勘探任务。

随着工业制造和计算机技术的不断发展,水下机器人的大规模研制和使用也逐渐得到了推广。

水下机器人的应用范围日益扩大,从最初的勘探和维修工作到现在的探测、采集、监测、安全等多个领域。

当前,全球水下机器人技术的发展趋势是向深海、高清晰度、多样化、高智能化、便携化等方向不断推进。

其中,下潜深度达到了11000米的2012“深海挑战号”可搭载16台人形机器人和10台AUV,并且成功深潜6509米,打破了深潜纪录。

现代水下机器人的技术发展,已经达到了可以协助载人潜水器进行深海考察、调查的水平。

水下机器人的应用领域目前,水下机器人已经在以下领域中得到了广泛的应用:海洋勘探水下机器人可以使用高精度的传感器设备对海底地形和海床资源进行探测,以协助确定采油区域,发现矿产资源和研究海洋生物和海洋地质信息等。

水下机器人发展概述

水下机器人发展概述

水下机器人发展概述1水下机器人发展背景在浩瀚的宇宙中,有一个蔚蓝色的星球,那是人类赖以生存的地方——地球。

地球的表面积为5.1亿平方公里,而海洋的面积为3.6亿平方公里。

地球表面积的71%被海洋所覆盖。

在烟波浩渺的海洋深处,蕴藏着什么样的宝藏?是否存在着智慧生命?海底生物是怎样生活的?海底的地形地貌又是什么样的?所有这一切都使海洋充满了神秘的色彩,也吸引了无数科学家、探险家为之探索。

从远古时代起,人们就泛舟于海上。

从19世纪起,人们开始利用各种手段对海洋进行探察。

20世纪,水下机器人技术作为人类探索海洋的最重要的手段,受到了人们普遍的关注。

进入21世纪,海洋作为人类尚未开发的处女地,已成为国际上战略竞争的焦点,因而也成为高技术研究的重要领域。

毫不夸张地说,本世纪是人类进军海洋的世纪。

人类关注海洋,是因为陆上的资源有限,海洋中却蕴藏着丰富的矿产资源、生物资源和能源。

另一个重要原因是,占地球表面积49%的海洋是国际海底区域,该区域内的资源不属于任何国家,而属于全人类。

但是如果哪一个国家有技术实力,就可以独享这部分资源。

因此争夺国际海底资源也是一项造福子孙后代的伟大事业。

水下机器人作为一种高技术手段,在海底这块人类未来最现实的可发展空间中起着至关重要的作用,发展水下机器人的意义是显而易见的。

2水下机器人的定义与分类2.1水下机器人的定义与概述水下机器人也称作无人水下潜水器(unmannedunderwatervehicles,UUV),它并不是一个人们通常想象的具有类人形状的机器,而是一种可以在水下代替人完成某种任务的装置。

在外形上更像一艘微小型潜艇,水下机器人的自身形态是依据水下工作要求来设计的。

生活在陆地上的人类经过自然进化,诸多的自身形态特点是为了满足陆地运动、感知和作业要求,所以大多数陆地机器人在外观上都有类人化趋势,这是符合仿生学原理的。

水下环境是属于鱼类的“天下”,人类身体的形态特点与鱼类相比则完全处于劣势,所以水下运载体的仿生大多体现在对鱼类的仿生上。

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水下机器人发展概述1水下机器人发展背景在浩瀚的宇宙中,有一个蔚蓝色的星球,那是人类赖以生存的地方——地球。

地球的表面积为5.1亿平方公里,而海洋的面积为3.6亿平方公里。

地球表面积的71%被海洋所覆盖。

在烟波浩渺的海洋深处,蕴藏着什么样的宝藏?是否存在着智慧生命?海底生物是怎样生活的?海底的地形地貌又是什么样的?所有这一切都使海洋充满了神秘的色彩,也吸引了无数科学家、探险家为之探索。

从远古时代起,人们就泛舟于海上。

从19世纪起,人们开始利用各种手段对海洋进行探察。

20世纪,水下机器人技术作为人类探索海洋的最重要的手段,受到了人们普遍的关注。

进入21世纪,海洋作为人类尚未开发的处女地,已成为国际上战略竞争的焦点,因而也成为高技术研究的重要领域。

毫不夸张地说,本世纪是人类进军海洋的世纪。

人类关注海洋,是因为陆上的资源有限,海洋中却蕴藏着丰富的矿产资源、生物资源和能源。

另一个重要原因是,占地球表面积49%的海洋是国际海底区域,该区域内的资源不属于任何国家,而属于全人类。

但是如果哪一个国家有技术实力,就可以独享这部分资源。

因此争夺国际海底资源也是一项造福子孙后代的伟大事业。

水下机器人作为一种高技术手段,在海底这块人类未来最现实的可发展空间中起着至关重要的作用,发展水下机器人的意义是显而易见的。

2水下机器人的定义与分类2.1水下机器人的定义与概述水下机器人也称作无人水下潜水器(unmannedunderwatervehicles,UUV),它并不是一个人们通常想象的具有类人形状的机器,而是一种可以在水下代替人完成某种任务的装置。

在外形上更像一艘微小型潜艇,水下机器人的自身形态是依据水下工作要求来设计的。

生活在陆地上的人类经过自然进化,诸多的自身形态特点是为了满足陆地运动、感知和作业要求,所以大多数陆地机器人在外观上都有类人化趋势,这是符合仿生学原理的。

水下环境是属于鱼类的“天下”,人类身体的形态特点与鱼类相比则完全处于劣势,所以水下运载体的仿生大多体现在对鱼类的仿生上。

目前水下机器人大部分是框架式和类似于潜艇的回转细长体,随着仿生技术的不断发展,仿鱼类形态甚至是运动方式的水下机器人将会不断发展。

水下机器人工作在充满未知和挑战的海洋环境中,风、浪、流、深水压力等各种复杂的海洋环境对水下机器人的运动和控制干扰严重,使得水下机器人的通信和导航定位十分困难,这是与陆地机器人最大的不同,也是目前阻碍水下机器人发展的主要因素。

2.2水下机器人的分类水下潜水器根据是否载人分为载人潜水器和无人潜水器两类。

载人潜水器由人工输入信号操控各种机动与动作,由潜水员和科学家通过观察窗直接观察外部环境,其优点是由人工亲自做出各种核心决策,便于处理各种复杂问题,但是人生命安全的危险性增大。

由于载人需要足够的耐压空间、可靠的生命安全保障和生命维持系统,这将为潜水器带来体积庞大、系统复杂、造价高昂、工作环境受限等不利因素。

无人水下潜水器就是人们常说的水下机器人,由于没有载人的限制,它更适合长时间、大范围和大深度的水下作业。

无人潜水器按照与水面支持系统间联系方式的不同可以分为下面两类。

(1)有缆水下机器人,或者称作遥控水下机器人(remotelyoperatedvehicle,简称ROV),ROV需要由电缆从母船接受动力,并且R0V不是完全自主的,它需要人为的干预,人们通过电缆对R0V进行遥控操作,电缆对RoV像“脐带”对于胎儿一样至关重要,但是南于细长的电缆悬在海中成为ROV最脆弱的部分,大大限制了机器人的活动范围和工作效率。

(2)无缆水下机器人,常称作自治水下机器人或智能水下机器人(autonomousunderwatervehicle,简称AUV),AuV自身拥有动力能源和智能控制系统,它能够依靠自身的智能控制系统进行决策与控制,完成人们赋予的工作使命。

AuV是新一代的水下机器人,由于其在经济和军事应用上的远大前景,许多国家已经把智能水下机器人的研发提上日程。

有缆水下机器人都是遥控式的,根据运动方式不同可分为拖曳式、(海底)移动式和浮游(自航)式三种。

无缆水下机器人都是自治式的,它能够依靠本身的自主决策和控制能力高效率地完成预定任务,拥有广阔的应用前景,在一定程度上代表了目前水下机器人的发展趋势。

2.3自治水下机器人自治水下机器人,又称智能水下机器人,是将人工智能、探测识别、信息融合、智能控制、系统集成等多方面的技术集中应用于同一水下载体上,在没有人工实时控制的情况下,自主决策、控制完成复杂海洋环境中的预定任务使命的机器人。

俄罗斯科学家B.C.亚斯特列鲍夫等人所著的《水下机器人》中指出第3代智能水下机器人是一种具有高度人工智能的系统,其特点是具有高度的学习能力和自主能力,能够学习并自主适应外界环境变化。

执行任务过程中不需要人工干预,设定任务使命给机器人后,由其自主决定行为方式和路径规划,军事领域中各种战术甚至战略任务都依靠其自主决策来完成。

智能水下机器人能够高效率地执行各种战略战术任务,拥有广泛的应用空间,代表了水下机器人技术的发展方向。

3水下机器人的发展现状3.1 国外水下机器人发展现状国外水下机器人技术的发展,主要以美国、日本以及西方发达国家为代表,他们的发展技术几乎可以代表了全世界水下机器人技术的发展水平。

\著名的一些研究机构有美国麻省理工学院MIT Sea Grant’s AUV实验室、美国海军研究生院智能水下运载研究中心、美国伍慈侯海洋学院、美国佛罗里达大西洋高级海洋系统实验室、美国缅因州大学海洋系统工程实验室、美国夏威夷大学自动化系统实验室、日本东京大学机器人应用实验室、英国还是技术中心等。

美国是最先发展水下机器人的国家,他们掌握着水下机器人较高的技术水平。

由美国海军研究生院的Phoenix AUV 和性能更优越的 Aries AUV ,主要用于研究智能控制、规划与导航、目标识别等技术; 麻省理工学院的智能机器人 Odyssey II 主要用于海冰下的检测和标图; 斯坦福大学的OTTER 的研究目的是使其成为科学和工业界在开发海洋的一种常用工具; 美国的新罕布什尔州自主水下系统研发所与俄罗斯远东科学院水下技术研究所联合开发出太阳能自主水下机器人 ,其计划的最终目的是开发一艘具有超过一年续航力的太阳能自主水下机器人。

美国麻省理工学院(MIT)的布鲁克斯(RodneyA. Brooks)模拟人类大脑物理结构的基于连接主义的反射性 ,以移动式机器人研究为背景 ,提出以一种依据行为来划分层次和构造模块的思路。

它的特点基本与分层递阶体系相反。

日本凭借其在智能机器人先进技术的优势,在水下机器人方面也不甘落后,取得了突跃式的进步,并且成为这个领域的佼佼者。

智能水下机器人是将人工智能、自动控制、模式识别、信息融合与理解、系统集成等技术应用于传统的载体上 ,在无人驾驶的情况下自主地完成复杂海洋环境中预定任务的机器人。

日本对于无人有缆潜水器的研制比较重视,不仅有近期的研究项目,而且还有较大型的长远计划。

目前,日本正在实施一项包括开发先进无人遥控潜水器的大型规划。

这种无人有缆潜水器系统在遥控作业、声学影像、水下遥测全向推力器、海水传动系统、陶瓷应用技术水下航行定位和控制等方面都要有新的开拓与突破。

这项工作的直接目标是有效地服务于200米以内水深的油气开采业,完全取代目前由潜水人员去完成的危险水下作业。

欧洲方面,根据欧洲尤里卡计划,英国、意大利将联合研制无人遥控潜水器。

这种潜水器性能优良,能在6000米水深持续工作250小时,比现在正在使用的只能在水下4000米深度连续工作只有l2小时的潜水器性能优良的多。

按照尤里卡EU-191计划还将建造两艘无人遥控潜水器,一艘为有缆式潜水器,主要用于水下检查维修;另一艘为无人无缆潜水器,主要用于水下测量。

这项潜水工程计划将由英国;意大利、丹麦等国家的l7个机构参加。

法国方面,1980年法国国家海洋开发中心建造了“逆戟鲸”号无人无缆潜水器,最大潜深为6000米。

1987年,法国国家海弹开发中心又与一家公司合作,共同建造“埃里特”声学遥控潜水器。

用于水下钻井机检查、海底油机设备安装、油管辅设、锚缆加固等复杂作业。

这种声学遥控潜水器的智能程度要比“逆戟鲸”号高许多。

1688年,美国国防部的国防高级研究计划局与一家研究机构合作,投资2360万美元研制两艘无人无缆潜水器。

1990年,无人无缆潜水器研制成功,定名为“UUV”号。

这种潜水器重量为6.8吨,性能特别好,最大航速10节,能在44秒内由0加速到10节,当航速大于3节时,航行深度控制在土1米,导航精度约0.2节/小时,潜水器动力采用银锌电池。

这些技术条件有助于高水平的深海研究。

3.2 国内水下机器人的发展现状我国从上世纪70年代开始较大规模地开展潜水器研制工作,起步较其他发达国家晚了很多,但是在过去的几十年内,我国水下机器人技术的发展还是取得了很大的进步,并且取得了一些重要的成果。

我国先后研制成功以援潜救生为主的7103 艇(有缆有人)、I型救生钟(有缆有人)、QSZ 单人常压潜水器(有缆有人)、8A4 水下机器人ROV (有缆无人)和军民两用的HR—01 ROV,RECON IV ROV 及CR- 01A 6000m 水下机器人AUV (无人无缆)等, 使我国潜水器研制达到了国际先进水平。

2011年7月26日上午,中国载人潜水器“蛟龙”号在第二次下潜试验中成功突破5000米水深大关,最大下潜深度达到5057米,创造了中国载人深潜新的历史,“蛟龙号”载人潜水器5000米深潜成功,意味着中国载人深潜水平已位居世界前列。

标志着中国具备了到达全球70%以上海洋深处进行作业的能力,极大增强了中国科技工作者进军深海大洋、探索海洋奥秘的信心和决心。

4.水下机器人关键技术4.1总体技术水下机器人是一种技术密集性高、系统性强的工程,涉及到的专业学科多达几十种,各学科之间彼此互相牵制,单纯地追求单项技术指标,就会顾此失彼。

解决这些矛盾除有很强的系统概念外,还需加强协调。

在满足总体技术要求的前提下,各单项技术指标的确定要相互兼顾。

为适应较大范围的航行,从流体动力学角度来看,水下机器人的外形采用低阻的流线型体。

结构尽可能采用重量轻、浮力大、强度高、耐腐蚀、降噪的轻质复合材料。

4.2仿真技术水下机器人工作在复杂的海洋环境中,由智能控制完成任务。

由于工作区域的不可接近性,使得对真实硬件与软件体系的研究和测试比较困难。

为此在水下机器人的方案设计阶段,要进行仿真技术研究,内容为两部分:4.2.1平台运动仿真按给定的技术指标和水下机器人的工作方式,设计机器人平台外形并进行流体动力试验,获得仿真用的水动力参数。

在建立运动数学模型、确定边界条件后,用水动力参数和工况进行运动仿真,解算各种工况下平台的动态响应,根据技术指标评估平台的运动状态,如有差异,则通过调整平台尺寸、重心浮心等技术参数后再次仿真,……,直至满足要求为止。

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