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)平臺上，正在進(jìn)行2020年全國水下機(jī)器人大賽自主抓取組的比賽。大連理工大學(xué)OurEDA隊的水下機(jī)器人大顯身手，抓取了11個“獵物”。
據(jù)大連理工大學(xué)OurEDA隊領(lǐng)隊、大連理工大學(xué)水下智能機(jī)器人實驗室工程師張萬輝介紹，這臺水下機(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，同時搭載了水下智能算法，可以實現(xiàn)完全自主抓取。
水下機(jī)器人熱潮——大勢所趨
近年來，隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，海洋牧場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)不僅勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、采捕成本高，而且長期水下作業(yè)，也會給潛水員帶來一定的職業(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)海洋牧場的智能化和工業(yè)化水平成為大勢所趨。
水下機(jī)器人在管道清潔領(lǐng)域也將大有作為。我國因為人口分布不均，城市管道面臨著堵塞、年久失修等問題。如果運用水下機(jī)器人進(jìn)行管道的檢測，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間，保障了城市交通的正常運行。
在娛樂消費端，水下機(jī)器人也有相當(dāng)廣泛的市場。隨著潛水運動的興起，我國擁有潛水證的人群已達(dá)1.5億，越來越多的人對深水運動感興趣，因此也給C端市場帶來了機(jī)會，比如海洋館、游樂場、科技館等娛樂場所就需要水下機(jī)器人監(jiān)控水域環(huán)境，實時進(jìn)行信息反饋，避免人員溺水和傷亡事件的發(fā)生。在個人消費領(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，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、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)器運動，本體上裝有觀測設(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)器人的水下運動和作業(yè)，是由操作員在水面控制和監(jiān)視的。靠電纜向本體提供動力和交換信息。中繼器可減少電纜對本體運動的干擾。目前，越來越多的水下機(jī)器人從簡單的遙控式向監(jiān)控式發(fā)展，即由母艦計算機(jī)和潛水器本體計算機(jī)實行遞階控制，它能對觀測信息進(jìn)行加工，建立環(huán)境和內(nèi)部狀態(tài)模型。操作人員通過人機(jī)交互系統(tǒng)以面向過程的抽象符號或語言下達(dá)命令，并接受經(jīng)計算機(jī)加工處理的信息，對水下機(jī)器人的運行和動作過程進(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)識別和分析環(huán)境，自動規(guī)劃行動、回避障礙、自主地完成指定任務(wù)。
未來發(fā)展趨勢
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題就是能源與遠(yuǎn)程導(dǎo)航問題。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)利用太陽能的自主水下機(jī)器人是引人注目的新進(jìn)展，太陽能自主水下機(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%。因此許多國家把發(fā)展6000水深技術(shù)作為一個目標(biāo)。據(jù)資料顯示，美國伍茲霍爾海洋研究所研制成一種深海探測潛器“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米的深海無人潛器“海溝號”。
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)器人智能增長的需要，因此需要將人的智力引入到水下機(jī)器人中來，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，是今后的一個重要發(fā)展方向，并且把這種機(jī)器人稱勢基于傳感器的先進(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，也將普及在大眾視野中。
