关于发展智能水下机器人技术的思考
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。
水下机器人技术的研究现状与展望
水下机器人技术的研究现状与展望水下机器人技术是一门新兴的交叉学科，旨在开发和应用在水下环境中的自主操作机器人。
随着人类深入海洋和河流调查和作业的需求的增加，水下机器人技术的研究和应用正在蓬勃发展，成为未来水下工程和探险的关键技术之一。
1. 水下机器人技术研究现状水下机器人技术的应用领域非常广泛，涵盖海洋科学、深海勘探、海洋环境保护、水下军事等众多领域，目前在我国，水下机器人技术的研究现状比较成熟，主要表现在以下几个方面：1.1 水下机器人的种类和组成水下机器人主要由机械臂、螺旋桨、水质传感器、相机、声学传感器、惯性导航仪等几个部分组成。
根据功能可以分为浅层水下机器人、深海水下机器人和水下自主探测器等。
1.2 水下机器人的控制技术水下机器人的控制技术是其实现目标任务的关键，目前在我国，水下机器人控制技术研究已经取得了许多进展。
例如，针对水下机器人在执行任务中出现的姿态控制、运动控制、导航控制等问题，设计了相应的控制算法和控制系统。
1.3 水下机器人的传感技术水下机器人需要采集海底环境中的温度、盐度、水压等数据，同时也需要采集海洋生物信息，如声信号、微生物等。
近年来，我国的水下机器人传感技术能力已经大幅提升，可以满足对海洋资源的调查和监测需求。
2. 水下机器人技术的发展趋势随着人类需求的不断增长和满足社会发展的需要，水下机器人技术的未来发展趋势将呈现以下几个方向：2.1 智能化水平的提高未来的水下机器人将更加智能化，能够自主规划任务、根据环境变化灵活调整任务并识别异常情况，这需要在传感技术和控制技术方面不断进行研究和探索。
2.2 融合多学科领域水下机器人技术是多学科交叉应用的产物，未来将更多涉及海洋科学、物理、机械、电子工程、计算机科学等多个学科领域，在不断融合和创新中实现自主探索和操作。
2.3 范围的扩大随着社会发展和科学技术的进步，水下机器人的应用范围将继续扩大，从海底资源勘探、海洋生态保护到水下探险等多个领域得到普遍应用。
水下机器人技术现状与趋势分析
水下机器人技术现状与趋势分析近年来，随着科技的不断发展，水下机器人技术得到了迅速发展。
水下机器人是一种可以在水下自主运动，完成探测、取样、作业等任务的机器人。
本文将对水下机器人技术的现状与趋势进行分析。
一、水下机器人技术现状1、分类水下机器人根据各种不同标准进行分类，但常见的分类方法为按功能分类和按外形分类两种。
按功能可以分为：固定式、流动式、混合式、自主式等。
其中，自主式又可细分为由人操控的遥控机器人，以及能够自主工作的无人机器人。
按外形可以分为：鱼雷型、六边形、蛇形、U型等。
当前，U型设计由于体积小、便于搭载设备而广泛运用。
在外观外形方面，随着水下机器人的逐渐发展，外形的多样化趋势也越来越明显。
2、应用水下机器人在石油、天然气等海洋开发领域的应用较为成熟。
此外，水下机器人也在其他领域持续拓展应用，例如科学研究、海岸线勘测、水下文物的考古发掘等。
在石油开采中，水下机器人使用范围广泛。
如核磁共振井下测井技术，可以准确测量井中含油含气量，提高石油勘探的效率和精度。
此外，水下机器人也能够完成其它石油设备的监测，如生产平台的管线检查、海洋石油工程的监测等。
在科学研究中，水下机器人可用于海洋生物的研究、环境检测等多方面，特别是天然气水合物领域得到了广泛应用。
如发现天然气水合物派生气体是否造成海洋环境的恶化等。
在考古领域中，水下机器人也凭借其强大的探测能力，为人们揭示出了众多海洋文物的秘密。
例如，现在在南海已经发现了数千个考古点。
二、水下机器人技术趋势1、智能化水下机器人未来智能化水下机器人将成为一种趋势。
在我国正在进行的“深海基地”计划中，用于海底运输和科学考察的智能化水下机器人正获取广泛关注。
科学家将在大洋深处部署5G水下机器人，可以帮助科学家更好地了解大洋深处的变化。
2、水下机器人的多样性随着水下机器人技术的推广应用，各种型号、各种形状的机器人逐渐出现。
不同形状、不同尺寸的水下机器人应用也日益广泛。
水下机器人的应用及发展前景
水下机器人的应用及发展前景随着科技的发展和人类对海洋资源的需求不断增长，水下机器人成为了一个非常重要的研究领域。
水下机器人能够承担许多人类难以完成的任务，例如深海勘探、水下设备维护和海底油气管道的运输等。
本文将探讨水下机器人的应用及其未来发展前景。
一、水下机器人的应用1. 深海勘探深海勘探是水下机器人的主要应用领域之一。
随着科技的进步，现代水下机器人能够完成人类无法到达的深海环境下的勘探任务。
深海机器人可以搭载各种传感器和相机，以探索海底深处的未知领域。
例如，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的奥卡纳斯深海探险号（Okeanos Explorer）水下机器人能够通过搭载高清相机和水声探测器来拍摄和记录深海生物和地理状态。
2. 水下设备维护和检修水下机器人还可以被用于水下设备的维护和检修。
由于水下环境的压力和恶劣条件，人类无法作出有效的维护和检修。
水下机器人以其精确性、耐用性和可控性成为了处理这种问题的理想工具。
水下机器人能够使用吸盘、磁力、机械臂等工具，实现水下设备的各种维护操作。
3. 海底油气管道的运输海底油气管道的进行和运输需要大量的人力和资源。
同时，在海洋环境下进行管道施工也是极其危险和困难的。
水下机器人能够通过自主巡航和定位技术来进行管道的安装和维护操作。
这能够大大提高整个油气管道的安全性和成本效益，减少人力和物力的浪费。
二、水下机器人的发展前景1. 政策支持随着各国对海洋资源的需求日益增长，政府也开始重视水下机器人的应用。
各国政府通过资金投入、规章制度制定等方式为水下机器人的发展提供了支持。
例如，美国海军高度重视水下机器人的应用，通过增加资金投入和创新技术的研发来提高海军的作战能力。
2. 技术进步水下机器人技术方面的不断进步也为水下机器人的发展提供了充分的保障。
近年来，机器学习、计算机视觉、控制算法和传感器技术等方面都得到了长足的进步和创新。
这些技术的提升大大提高了水下机器人的自主性、容错性和安全性。
水下机器人技术的发展现状
水下机器人技术的发展现状当前，随着科技的不断进步，水下机器人的技术得到了快速发展。
水下机器人是指能够在水下工作的机器人，它可以执行任务和收集数据，例如海底油气开采、水下管道维护、搜救任务等。
水下机器人广泛应用于海洋科学研究和工业生产领域，是当今技术创新的重要方向之一。
一、水下机器人的应用领域1. 海洋科学研究水下机器人在海洋科学研究中发挥了重要作用。
通过水下机器人的潜水观测，科学家们可以探索大洋深处的生物、岩石、海底地形和海洋环境等信息。
目前，涉及到海洋科学研究的水下机器人已经十分普遍，如ROV和AUV等。
2. 海洋工业在海洋工业领域，水下机器人被广泛应用。
它可以协助进行海洋资源的勘探、开采和加工。
通过水下机器人作业，可以解决深海资源开采过程中的高风险、高成本和高技术难度等难题。
此外，水下机器人还可用于海上风电场、海底电缆和管道等海洋开发工程。
3. 军事安全水下机器人在军事安全领域也有着重要的应用。
为了实现水下搜救、港口安全、海盗打击和海域禁航等任务，各国都在研制和使用水下机器人。
例如，美国研制了一种名为“海盗猎人”的水下机器人，可以用于搜寻和打击海盗活动。
二、水下机器人的技术发展1. 感知技术的提升水下机器人的感知技术是其发展中的关键环节。
通过不断提高水下机器人的感知技术，使其更好地适应海底复杂环境。
同时，也让水下机器人在各种应用环境中获得更高的成功率。
目前，水下机器人所用的传感器技术已经相当成熟，如成像、回声测距、温度、压力和氧气等传感技术。
2. 操控技术的改良水下机器人的操控技术也是其发展中的关键环节。
操控技术的进步能够让水下机器人适应不同的复杂海底工作环境，实现更加准确的操作。
在操控技术的改良中，目标就是要能够克服海洋环境和复杂场地的影响，提高水下机器人的自主水平。
同时，操控技术的改良也可以让水下机器人在危险环境中完成任务，保障人员的安全。
3. 电力技术的升级水下机器人的电力技术是着重考虑客观实际运用需求对水下机器人所选用动力和动力传动技术的能力技术。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第30卷第4期2008年8月舰 船 科 学 技 术SH I P SC I E NCE AND TECHNOLOGY Vol .30,No .4Aug .,2008关于发展智能水下机器人技术的思考徐玉如,苏玉民(哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘 要: 智能水下机器人在海洋开发和海洋军事领域具有极为广阔的应用前景。
智能水下机器人技术是世界各国都在致力发展的技术领域。
简要介绍了国外智能水下机器人的发展状况,提出了应重点开展研究的关键技术和发展智能水下机器人技术的建议。
关键词: 智能水下机器人;关键技术中图分类号: U6741941 文献标识码: A文章编号: 1672-7649(2008)04-0017-05 DO I:1013404/j 1issn 11672-7649120081041001Th i n k on the developm en t i n autonom ous underwa ter veh i clesXU Yu 2ru,S U Yu 2m in(College of Shi pbuilding Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China )Abstract: App licati on foregr ound of aut onomous under water vehicles is very wide in ocean exp l oita 2ti on and naval affairs .Technol ogy of aut onomous under water vehicle is technical field that is devel oped by every country in the world .I n this paper the devel opment of aut onomous under water vehicles abr oad is intr o 2duced briefly .The key techniques those should be f ocused our attenti on on and the several suggesti ons are put f or ward .Key words: aut onomous under water vehicle;key technique收稿日期:2008-03-31作者简介:徐玉如(1942-),男,中国工程院院士,教授,主要研究方向为水下机器人技术。
0 引 言海洋是生命的摇篮、资源的宝库、交通的要道,也是兵戎相见的战场。
占地球表面积71%的海洋,是一个富饶而远未得到充分开发的宝库。
人类要维持自身的生存、繁衍和发展,就必须充分利用海洋资源,这也是人类无法回避的必然选择。
对于人均资源不丰的我国来说,海洋开发更具有特殊的意义[1-3]。
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。
智能水下机器人技术具有多学科交叉融合、集成性和前瞻性的特点,涉及到船舶与海洋工程、信息技术、网络与通信技术、机器人技术、计算机技术、仿生技术、新材料和新能源等众多学科领域。
智能水下机器人的应用领域逐步扩大,如海洋科学考察、海洋开发和水下工程等。
在军事方面,智能水下机器人将成为未来水下战争中争夺信息优势、实施精确打击与智能攻击、完成战场中特殊作战任务的重要手段之一。
因此,引起美国等许多国家的高度重视,目前正处于飞速发展的关键阶段。
1 国外发展现状2007年6月,在美国弗罗里达州举行了规模空前的自主水下航行器节。
来自西方8个国家的约500名军方和科技人员参加了此次活动,共展示了81台套各类水下、地面和空中自主平台。
从近期国内外已公布的研究资料可以看出,水下机器人一方面向着大型化、大航程、功能多样化发展;另一方面向着微小型化、功能专业化方面发展。
美国等西方国家一直致力于发展智能水下机器人,具有代舰 船 科 学 技 术第30卷表性的水下机器人有以下几种。
美国海军委托宾西法尼亚大学研制的“海马”水下机器人(见图1),可执行远程扫雷任务,其主尺度为长814m ,直径1114m ,质量5t,航程555k m ,续航时间72h 。
在执行任务时,还可以搜集海洋数据和声呐图像。
图1 “海马”型水下机器人Fig 11 Under water vehicle of US Sea Horse英国从1988年开始研制Aut osub 系列水下机器人,包括Aut osub Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
最新的Aut osub 6000于2007年进行海试,其长度为515m ,直径为019m ,质量为210t,下潜深度为6000m ,续航时间为200h,航程为1000k m (见图2),可完成多种水下观测任务。
图2 英国的Aut osub 6000水下机器人Fig .2 AUV of UK Aut osub 6000英国研制的“泰利斯曼”于2005年8月进行首次试验(见图3)。
该航行器是1个完整的系统,包括水下航行器本体、1个开放式结构控制系统、1个遥控台、通信模块、软件以及支持设备,重1800kg,长约415m ,宽约215m ,能携带各种任务载荷。
“泰利斯曼”可以携带超过500kg 的有效载荷,内部的碳纤维合成压力容器可以容纳电子系统和有效载荷,也可以挂载在壳体外。
“泰利斯曼”还装载了1套海洋调查设备作为标准装备,其他可选择的有效载荷包括猎雷声呐、可展开的传感器、1个探雷UUV 和一次性灭雷具。
图3 “泰利斯曼”水下机器人Fig 13 Under water vehicle of US Talis man加拿大用5年的时间开发了水下机器人The 2seus,用于铺设北冰洋中冰层覆盖下的海底光缆,也可以用于远程调查、远程猎雷等。
其长度约10m ,最大潜深为1000m ,质量为816t,采用360k W ・h 的银锌电池,续航力为450k m ,可以铺设220km 的冰下光缆。
该机器人的最大特点是采用激光罗经和Dopp ler 测速声呐组合的推算导航方式,导航精度为航行距离的1%(见图4)。
图4 加拿大的水下机器人TheseusFig .2 Under water vehicle of Canada Theseus日本近年研制了多种型号的水下机器人,2003年日本海洋科学技术中心,研制了世界上第1艘燃料电池动力的水下机器人“浦岛”号(见图5)。
其主尺度为1017m ×113m ×115m ,排水量为10t,潜深为3500m ,水下续航能力达300kg 。
2007年11月,美国首次成功地进行了航行中的潜艇回收水下机器人的试验,水下机器人由鱼雷管发射,并由机械臂回收至另一鱼雷管中,验证了潜艇发射回收水下机器人的各技术环节。
・81・ 第4期徐玉如,等:关于发展智能水下机器人技术的思考图5 日本的“浦岛”号水下机器人Fig 15 Under water vehicle U rashi m a微小型水下机器人不是通常水下机器人的简单微小型化,伴随着尺度的微小型化,对微机电、导航、探测、动力等共性技术和系统集成技术提出了全新的要求,必须探索新原理、新技术、新概念,突破关键技术,才能使其真正的微小型化。
美国、日本等国已研制了多种微小型水下机器人,如RE MUS 系列、巡逻兵(Ranger )等(见图6),不仅实现了整体的微小型化,而且具有特定的作业功能。
微小型水下机器人将向着控制的智能化、功能的多样化、总体设计的模块化、结构形式的多元化、应用方式的群体化、所载系统的集成化方向发展。
图6 美国的RE MUS100和Ranger 微小型水下机器人Fig 16 S mall under water vehicle RE MUS100and Ranger水下机器人技术涉及到众多学科领域,其整体发展水平必然受到基础科学和共性技术发展水平的制约。
与国际领先水平相比,我国在某些基础研究和共性技术领域还存在明显的差距。
如水下导航、水下探测、水下通信领域以及某些特种传感器方面。
而这些技术正是美国等西方国家对我国封锁的技术,因此,我国在水下机器人总体技术水平上也与国际领先水平有着一定的差距。
我们要寻求发展,就必须要立足自主开发。
2 应重点发展的关键技术211 智能水下机器人载体设计技术智能水下机器人需适应复杂的海洋环境,其载体不仅要具有耐压、水密和承受负载的能力,而且要具有低阻力、高推进效率和实现空间运动的能力。
另外,在十分有限的空间,需配置不同性能的多种传感器以满足环境探测、目标识别、自主航行和自主完成任务的需要。
这些设备的系统集成设计要确保系统的信息流与控制流的正常工作,所以系统各个部分的电磁兼容和可靠性设计就显得十分重要。
1)载体一体化设计技术一体化设计采用标准化和模块化设计。
为降低生产成本、使用成本,提高可靠性,扩展其应用,国内外正推进智能水下机器人的标准化和模块化,要求研究有关的机械、电气和软件标准接口概念,设计和建造中尽可能采用模块化设计,并重视开展总体布局与结构优化设计,主要功能部件小型化、智能化、低功耗设计。
为节约能源、获得较大的航程,智能水下机器人宜采用流体阻力较小的载体外形,并合理布置舵翼和推进器,使机器人具有高度的水下机动性。
同时尽可能采用具有重量轻、强度高、耐腐蚀及抗生物附着能力强等特点的新型复合材料,以减轻自重,提高续航力和有效负载。
2)仿生载体技术近年来,国内外不少学者十分重视研究仿生学,并试图将其应用到智能水下机器人载体的设计。
由于鱼类游动的效率高、噪声低、操纵灵活且尾迹小,从水动力学、声学角度看,是十分理想的水中推进和操纵方式。
若能将鱼类游动的原理成功地应用到智能水下机器人上,将是水下推进和载体技术的一个飞跃[4]。
212 水下目标的探测与识别技术水下目标的探测与识别对于自主水下作业来说是至关重要的。
智能水下机器人要完成所赋予的使命,就必须获取各种环境信息,特别是水下目标的信息,并由此做出作业决策。
根据水下的环境特点,常用的水下探测设备是声成像和光成像传感器。
其中,声成像传感器占有主要地位,也是国内外研究的重点。
目前,应用在智能水下机器人上的声成像传感器主要有高低频合成孔径声呐、侧扫声呐、前视声呐和三维声成像声呐。
光在海水中的衰减比在空气中快得多。
光在水中传输的能量按指数规律迅速衰减,使得光学图像对比度产生严重的灰白效应,色彩丢失,视程很小。
为了弥补微光成像系统的不足,各国十分重视水下激光成像技术的研究。