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水下机器人开源项目

发布时间：2023-06-13 11:04:38 稿源：创意岭阅读： 109

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本文目录:

水下机器人的发展历程
如何看待水下机器人这一方向前景？
北京冬奥实现首次由机器人在水下完成火炬传递，有哪些技术需要克服？
“潜龙二号”大洋首秀在什么时候？

水下机器人开源项目

水下机器人的发展历程

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。
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。
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。
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“海人”1号(HR-1)水下机器人，成功地进行水下实验。 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%。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。无人无缆潜水器的发展相对慢一些，只研制出26艘，其中工业用的仪8艘，其他的均用于军事和科学研究。另外，载人和无人混合理潜水器在这个时期也得到发展，已经研制出32艘，其中 28艘用于工业服务。
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。“逆朗鲸”号潜水器先后进行过130多次深潜作业，完成了太平洋海底锰结核调查海底峡谷调查、太平洋和地中海海底电缆事故调查、洋中脊调查等重大课题任务。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。
1987年，日本海事科学技术中心研究成功深海无人遥控潜水器“海鲀3K”号，可下潜3300米。研制“海鲀3K”号的目的，是为了在载人潜水之前对预定潜水点进行调查而设计的，供专门从事深海研究的，同时，也可利用“海鲀3K”号进行海底救护。“海鲀3K”号属于有缆式潜水器，在设计上有前后、上下、左右三个方向各配置两套动力装置，基本能满足深海采集样品的需要。1988年，该技术中心配合“深海6500”号载人潜水器进行深海调查作业的需要，建造了万米级无人遥控潜水器。这种潜水器由工作母船进行控制操作，可以较长时间进行深海调查。这种潜水器可望在1992年内建成，总投资为40亿日元。日本对于无人有缆潜水器的研制比较重视，不仅有研究项目，而且还有较大型的长远计划。
1988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。另外，美国和加拿大合作将研制出能穿过北极冰层的无人无缆潜水器。
中国水下机器人2009年首次在北冰洋海域冰下调查。“大洋一号”科学考察船第21航次就在开始不久的第三航段考察中，“大洋一号”首次使用水下机器人“海龙2号”在东太平洋海隆“鸟巢”黑烟囱区观察到罕见的巨大黑烟囱，并用机械手准确抓获约7千克黑烟囱喷口的硫化物样品。这一发现标志着中国成为国际上少数能使用水下机器人开展洋中脊热液调查和取样研究的国家之一。依靠“大洋一号”船的精确动力定位，中国自主研制的水下机器人“海龙2号”准确降落抵达“鸟巢”黑烟囱区海底，并展开了摄像观察、热液环境参数测量。
2012年10月，中国首款“功能模块”理念智能水下机器人问世。哈尔滨工程大学船舶工程学院5人团队，在指导教师张铁栋带领下，依托水下机器人国防重点实验室，历时一年自主设计出国内首款“多功能智能水下机器人”，首次将“功能模块”理念应用于水下机器人领域。该款机器人可根据需要选择不同模块随时“换芯”、随时变身，可应对各种复杂水下作业。
这款机器人获得首届“全国海洋航行器设计与制作大赛”实物制作类特等奖。该项目中自主研发应用的永磁式平面磁传动推进器、永磁式平面磁传动机械手、改装水密接插件均属国内首创，具有重要的推广价值。
2012年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，完全取代由潜水人员去完成的危险水下作业。
在无人有缆潜水技术方面，始终保持了明显的超前发展的优势。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。英国科学家研制的“小贾森”有缆潜水器有其独特的技术特点，它是采用计算机控制，并通过光纤沟通潜水器与母船之间的联系。母船上装有4台专用计算机，分别用于处理海底照相机获得的资料，处理监控海弹环境变化的资料，处理海面环境变化的资料，处理由潜水器传输回来的其他有关技术资料等。母船将所有获得的资料。经过整理，通过微波发送到加利福尼亚太平洋格罗夫研究所的实验室，并贮存在资料库里。
2015年3月19日，中国自主建造的首艘深水多功能工程船——海洋石油286进行深水设备测试，首次用水下机器人将五星红旗插入近3000米水深海底，这是国内首次用水下机器人将五星红旗插入近3000米水深的南海。

如何看待水下机器人这一方向前景？

发展趋势是非常可观的，

前景也是比较光明的。

水下机器人主要运用在海上救援，

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。

在军事斗争中，

随着无人地面战车、

无人飞机和无人舰艇等逐渐在战场上显示出越来越高的作战效能,

无人化作战平台将在未来现代化战争中发挥重要的作用。

除此之外，水下机器人在石油开发、地貌勘察、科研、水产养殖、水下船体检修清洁、

潜水娱乐、城市管道检测

我相信在不久的将来，

这种高科技肯定会大量的使用，而且普及到各个方面和领域。

北京冬奥实现首次由机器人在水下完成火炬传递，有哪些技术需要克服？

北京冬奥会马上就要开始了，我认为这届冬奥会中国还会像08年的夏季奥运会一样贡献出无与伦比的奥运会，这次的参赛运动员可是享福了，本次冬奥会中国运用了很多“黑科技”，例如送餐机器人，智能游戏机，另外还有丰富的美食，舒适的居住环境让这些外国运动员赞不绝口，这次北京冬奥会也实现了首次水下传递火炬，对于这个“黑科技”我们详细的来谈一谈。

史上首次机器人在水下完成火炬传递

这是历史性的时刻将要在北京见证，这次的火炬传递别出心裁，在水下完成传递也具有跨时代的意义，机器人在水下进行交火，我们还能够看到“水火交融”的场面属实让人们感到震撼，也能够让大家感受到环保的理念，本次传递需要经过三个步骤，即机器人冰面滑行入水、水下火炬交接传火、机器人出水，这次机器人传递火炬需要克服多个步骤完成。

克服困难完成水下传递

这次跨时代的水下传递属于国家级别的科研项目，突破了重重难关，既然是倡导绿色理念，这次采用的火炬是无烟燃烧的绿色清洁水空跨介质火炬，这种特殊的火炬能够实现水下点火，并且能够通过物理结构对火焰进行保护，这样水就不会破坏火焰在水下进行燃烧，其中点火是所有步骤当中最难的一项，而科学家团队客服了突破了冰水跨介质高适应性运动控制、复杂流场扰动的水下动态对准、水下机械臂厘米级精准作业、跨介质可靠燃烧组织等关键技术最终点火的过程非常完美，这款机器人的任务圆满完成。

除此之外本次冬奥会也展现了其他黑科技

这次的科研团队害完成了空中飞行机器人、地面机器人、冰雪面六足机器人等各种机器人实验，并且将会在这次的冬奥会当中露面，完成相应的使命，可以说这次冬奥会展现的不仅仅是运动场上的精彩画面，更多的融合了一些科技因素去服务于参加冬奥会的运动员们。这次中国所展现出的实力让很多外国运动员称赞不已，这也符合我国对于此次冬奥会的期望。

水下机器人开源项目

“潜龙二号”大洋首秀在什么时候？

我国自主研发的4500米级深海资源自主勘查系统（AUV）“潜龙二号”2016年一月10日成功完成大洋“首秀”，第一次在西南印度洋断桥热液区下潜，获得该区域精细海底地形地貌图，实现了我国自主研发的AUV首次在洋中脊海底勘探。

一、潜龙二号

“潜龙二号”全名：“潜龙二号”自主水下机器人。是“十二五”国家863计划深海潜水器装备与技术重大项目课题之一，中国大洋矿产资源研究开发协会组织实施，中国科学院沈阳自动化研究所为技术总体单位，与国家海洋局第二海洋研究所等单位共同研制。

这是一套集成热液异常探测、微地形地貌探测、海底照相和磁力探测等技术的实用化深海探测系统，主要用于多金属硫化物等深海矿产资源的勘探作业。

2018年4月6日，执行中国大洋49航次科考任务的“潜龙二号”无人潜水器成功完成第50次下潜。

二、研发背景

“潜龙二号”是国家“863”计划“深海潜水器技术与装备”重大项目的课题之一，由中国大洋矿产资源研究开发协会组织实施，中科院沈阳自动化所作为技术总体单位，与国家海洋局第二海洋研究所等单位共同研制。

“潜龙二号”在6000米级auv“潜龙一号”的基础上，针对多金属硫化物矿区需求研制，在机动性、避碰能力、快速三维地形地貌成图、浮力材料国产化方面均有较大提高，为我国海底多金属硫化物调查和勘探提供了高效、精细、综合的先进手段。

三、设计人员

刘健“潜龙二号”总设计师、“潜龙一号”课题负责人，中科院沈阳自动化研究所水下机器人研究室总工，曾担任我国早期“CR-026000米自治水下机器人”总设计师。

四、发展历程

为了最大限度地提高科研效率、节约科研经费，大洋40航次的调研队员正式开始了“昼夜不分、黑白颠倒”的生活，AUV（4500米级深海资源自主勘查系统）组、热液异常探测组、地球物理组、地质组、综合作业组、甲板保障组等调研组长充分考虑了可能出现的一切意外情况，均制定了稳妥的值班表，确保每一个时间段、每一间实验室都有至少一人在值班、巡查。

“潜龙二号”虽然名字里带“龙”，但造型却酷似电影《海底总动员》里的小丑鱼NEMO。相关负责人表示，把潜器设计成鱼的样子主要是为了适应洋中脊复杂地形的要求，让潜器自如翻山越岭，便于水面回收，减少垂直面的阻力，增强水面航行能力。

为应对水下复杂的地形地貌，“潜龙二号”在国内首次采用前视声呐作为避碰控制设备。这是一种成像声呐，即把数据采集进来后，通过图像处理方式来识别障碍和周围环境，结合避碰策略，下达紧急转向、紧急变深或变高以及跟踪策略。在解除危机后，会通过在线路径规划引导潜器回到正确的轨迹上，使其继续正常地执行任务。

2015年12月16日，执行我国第四十航次科考任务的“向阳红10号”起航，两台4500米级深海水下机器人“潜龙一号”和“潜龙二号”随船出发，首次投入实质性远洋科考。

在经过3个潜次的试验调试后，2016年1月20日零时30分,我国自主研发的4500米级深海资源自主勘查系统(AUV)——“潜龙二号”在西南印度洋完成了第5次大洋下潜勘探，全部探测功能测试取得成功。

“潜龙二号”总设计师刘健介绍说，在第5次下潜中，“潜龙二号”进行了全部探测功能测试，拍摄了300余张海底高清照片，获得甲烷、浊度、温度、磁力等海底环境参数数据，以及近底50米微地形地貌有效数据，达到预期目的。

2016年2月15日，西南印度洋，科考船“向阳红10号”携带的起重机挂钩成功钩住了鲜黄、鱼形的深海潜水器“潜龙二号”，并将之缓缓送上后甲板。藉此，我国首台自主研发的面向神秘的大洋热液区探测的4500米级自主水下机器人的首次试验性应用任务成功完成，意味着其已开始为我国勘探西南印度洋海底资源，调查极为复杂的海底地形地貌做出贡献。

参考资料

“潜龙二号”完成大洋“首秀”.中国经济网[引用时间2018-4-18]

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