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【技术·航海】我国自主研发的水下机器人顺利完成北极海底科学考察
作者:bt体育投注 来源: 时间:2021-12-15 01:43 点击:

  2021年10月7日,中国科学院沈阳自动化研究所发布消息,由该所主持研制的“探索4500”自主水下机器人(以下简称“探索4500”)在我国第12次北极科考中,成功完成北极高纬度海冰覆盖区科学考察任务。日前,该所4名科考人员已随“雪龙2”号科考船返回。

  这是我国首次利用自主水下机器人在北极高纬度地区开展近海底科考应用,其成功下潜为我国不断深化对北极洋中脊多圈层物质能量交换及地质过程的探索和认知提供了重要数据资料,将为我国深度参与北极环境保护提供重要的科学支撑。

  针对此次北极科考工作区高密集度海冰覆盖的特点,科研团队创新性地研发了声学遥控和自动导引相融合的冰下回收技术,克服了海冰快速移动和回收海域面积狭小给水下机器人回收带来的挑战,确保水下机器人在密集海冰覆盖区的北极高纬度海域连续下潜成功,并全部安全回收。

  在科考应用中,“探索4500”成功获取了近底高分辨多波束、水文及磁力数据,为超慢速扩张的加克洋中脊地形地貌、岩浆与热液活动等北极深海前沿科学研究,提供了一种最为先进的探测技术手段。

  “探索4500”是中科院“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响”战略性先导科技专项支持研发的深海装备。为了参加此次北极科考,科研团队对“探索4500”进行了环境适应性、高纬度导航、海底探测、故障应急处理等技术升级与改造,并开展了湖海验证工作,全面提高了系统的可靠性。

  “探索4500”在科考中的成功应用,充分验证了其在北极冰区良好的低温环境适应能力、高纬度高精度导航性能、密集冰区故障应急处理能力和洋中脊近海底精细探测能力,开创了我国自主水下机器人在北极科考应用的先例。

  极地科考一直是水下机器人发展的重要方向。近年来,中科院沈阳自动化所致力于推动水下机器人的谱系化发展,先后有4种类型6台套水下机器人参加了8次极地科考,为我国水下机器人在极地应用作出了重要贡献。

  中国拥有辽阔的江河海域与及丰富的水下资源,具备大力发展“水经济”的极佳条件,仅以海洋经济为例,数据显示,2021年中国海洋经济生产总值将突破90000亿元,约占国家总GDP的9%;在政策引领、行业刚需及个人消费升级的三重因素推动下,相关水下技术及设备应用获得了众多资本关注, 如何减少人力成本、局限性与风险,如何提高相关水下作业生产力和效率,成了相关领域重要的发展路线。

  水下机器人,代替或辅助人类进行海底作业,通过运动控制系统和拍摄等感知系统,实现探测、预警、打捞、娱乐等功能。其中「水下无人机」也叫作无人遥控潜水器(Remote Operated Vehicle,ROV)是主流产品、应用最为广泛,因此很多情况下也把水下机器人直接等同于ROV。目前国内水下机器人行业企业并不多,大多国内商业及消费级水下机器人企业都是2010年后成立的企业,国内市场极度分散。国内商业及消费级水下机器人行业水下机器人这一新型行业由于技术门槛高,各家定位都不尽相同,尚未有巨头出现。天津深之蓝、天津海之星和青岛罗博飞海洋科技主要针对较大型的2B商业场景,而鳍源科技、海图智能等主要针对2C的消费端。

  由于水下工作的危险性、水底环境的不确定性、水域工作的长时间性导致水下工作面临很大困难,所以水下机器人的应用对相关工作人员来说减轻了工作压力,避免了安全隐患。而水下机器人工作时配备了摄像机、照明灯和机器臂等装置,能够提供实时信息,确保工作人员信息准确。

  水下机器人用途市场角度可分为军用和民用两大类,民用又包括商业级和消费级,水下机器人最早就是开发用于被军事、科考、石油管线等领域,近年来,水下机器人开始在渔业环境检测、潜水娱乐等消费级市场兴起。我国水下机器人设备行业生产与销售区域主要集中在华东、华南地区,环渤海地区机器人设备行业主要集中在北京、河北地区。国内的水下机器人走进消费级市场还是在2015年,新一轮全球海洋开发热潮的到来使得水下机器人需求急速攀升,因此国内涌现了一些研发水下机器人公司,也陆续出现了许多形态各异的产品。但是,目前的水下机器人行业也面临着十分严峻的问题,最突出的是国内厂商生产制造能力太弱,也就是说我国现在水下机器人行业虽然需求大,但核心技术受制于国外,大规模量产较难。

  过去5年水下机器人相关技术已取得了较大进步,机器人稳定性、机器人抓取效率已得到普遍提升,全国水下机器人研究顶尖团队也建立了稳固的合作研发机制,为水下机器人真实场景应用提供了研发、合作基础。

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