9月19日，大連金石灘，距離海岸約300米的一處80平米見方的作業(yè)平臺(tái)上，正在進(jìn)行2020年全國(guó)水下機(jī)器人大賽自主抓取組的比賽。大連理工大學(xué)OurEDA隊(duì)的水下機(jī)器人大顯身手，抓取了11個(gè)“獵物”。
據(jù)大連理工大學(xué)OurEDA隊(duì)領(lǐng)隊(duì)、大連理工大學(xué)水下智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室工程師張萬(wàn)輝介紹，這臺(tái)水下機(jī)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(xiàn)完全自主抓取。
水下機(jī)器人熱潮——大勢(shì)所趨
近年來(lái)，隨著我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)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(tǒng)作業(yè)方式。每逢收獲季，潛水員人工作業(yè)不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、采捕成本高，而且長(zhǎng)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(jī)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(shì)所趨。
水下機(jī)器人在管道清潔領(lǐng)域也將大有作為。我國(guó)因?yàn)槿丝诜植疾痪?，城市管道面臨著堵塞、年久失修等問(wèn)題。如果運(yùn)用水下機(jī)器人進(jìn)行管道的檢測(cè)，就可精準(zhǔn)定位需要修理的管道，避免了大規(guī)模挖開地面，重新安裝的方式，節(jié)省了大量的人力和時(shí)間，保障了城市交通的正常運(yùn)行。
在娛樂(lè)消費(fèi)端，水下機(jī)器人也有相當(dāng)廣泛的市場(chǎng)。隨著潛水運(yùn)動(dòng)的興起，我國(guó)擁有潛水證的人群已達(dá)1.5億，越來(lái)越多的人對(duì)深水運(yùn)動(dòng)感興趣，因此也給C端市場(chǎng)帶來(lái)了機(jī)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(jī)器人監(jiān)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(fèi)領(lǐng)域，小型的水下機(jī)器人還可用于水下拍攝，攜帶方便。
水下機(jī)器人與儀器儀表
其實(shí)，水下機(jī)器人與我們儀器儀表行業(yè)有著密不可分的關(guān)系。例如，我們常見的遙控潛水器是由水面設(shè)備和水下設(shè)備組成的。其中水面設(shè)備又包括了操縱控制臺(tái)、電纜絞車、吊放設(shè)備、供電系統(tǒng)等，水下設(shè)備又包括了中繼器和潛水器本體等。水下機(jī)器人的本體在水下靠推進(jìn)器運(yùn)動(dòng)，本體上裝有觀測(cè)設(shè)備，例如攝像機(jī)、照相機(jī)、照明燈等，而機(jī)器人工作的時(shí)候又需使用機(jī)械手、切割器、清洗器等作業(yè)設(shè)備。
水下機(jī)器人的水下運(yùn)動(dòng)和作業(yè)，是由操作員在水面控制和監(jiān)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(duì)本體運(yùn)動(dòng)的干擾。目前，越來(lái)越多的水下機(jī)器人從簡(jiǎn)單的遙控式向監(jiān)控式發(fā)展，即由母艦計(jì)算機(jī)和潛水器本體計(jì)算機(jī)實(shí)行遞階控制，它能對(duì)觀測(cè)信息進(jìn)行加工，建立環(huán)境和內(nèi)部狀態(tài)模型。操作人員通過(guò)人機(jī)交互系統(tǒng)以面向過(guò)程的抽象符號(hào)或語(yǔ)言下達(dá)命令，并接受經(jīng)計(jì)算機(jī)加工處理的信息，對(duì)水下機(jī)器人的運(yùn)行和動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視并排除故障。智能水下機(jī)器人系統(tǒng)使得操作人員僅需要下達(dá)總?cè)蝿?wù)，機(jī)器人就能根據(jù)識(shí)別和分析環(huán)境，自動(dòng)規(guī)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(shì)
1、持久續(xù)航
目前，雖然水下機(jī)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(jī)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(yuǎn)程導(dǎo)航問(wèn)題。目前正在研究的各種可利用的能源系統(tǒng)包括一次電池、二次電池、燃料電池、熱機(jī)及核能源。開發(fā)利用太陽(yáng)能的自主水下機(jī)器人是引人注目的新進(jìn)展，太陽(yáng)能自主水下機(jī)器人需要浮到水面給機(jī)載能源系統(tǒng)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(guó)家把發(fā)展6000水深技術(shù)作為一個(gè)目標(biāo)。據(jù)資料顯示，美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所研制成一種深海探測(cè)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(hào)”。
2、智能化是最終目標(biāo)
不可忽略的是，增加水下機(jī)器人行為的智能水平一直是各國(guó)科學(xué)家的努力目標(biāo)。但是由于目前的人工智能技術(shù)不能滿足水下機(jī)器人智能增長(zhǎng)的需要，因此需要將人的智力引入到水下機(jī)器人中來(lái)，這就是監(jiān)控型水下機(jī)器人的思想。不完全依賴于機(jī)器的智能，更多地依賴傳感器和人的智能，是今后的一個(gè)重要發(fā)展方向，并且把這種機(jī)器人稱勢(shì)基于傳感器的先進(jìn)水下機(jī)器人。發(fā)展多機(jī)器人協(xié)同控制技術(shù)，也是增加自主水下機(jī)器人智能的重要方面。
水下機(jī)器人看似離我們的日常生活很遙遠(yuǎn)，但相信在不久的將來(lái)，也將普及在大眾視野中。
