上海海事大學“水下機器人與智能系統(tǒng)實驗室”朱大奇教授科研團隊自行研制的一款新型水下機器人——“海事一號”已完成系統(tǒng)集成,并在試驗池順利完成一系列水下作業(yè)及測試任務,并擬向全國推廣應用,這也是以海事命名的、上海海事大學研發(fā)的第一臺水下機器人。同時,作為上海海事大學參展項目之一,將亮相11月5日至9日在上海召開的中國國際工業(yè)博覽會。
“水下機器人”又稱“無人深海潛水器”,是一種無人遙控潛水器。目前,國際國內(nèi)研制的無人遙控潛水器主要是“有纜遙控潛水器”和“無纜遙控潛水器”兩種。據(jù)該試驗研究團隊鄧志剛老師介紹,“海事一號”遙控自治水下機器人是一種新概念水下機器人,它兼有無纜自治水下機器人和有纜遙控水下機器人的雙重特性,屬于混合型潛水器。通過用微細的光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜,可以像有纜遙控潛水器一樣進行手動實時遙控作業(yè);同時又有無纜自治潛水器大面積水下探測和搜索功能,具備遙控和自治兩種工作模式。“海事一號”水下機器人重85公斤,最大潛水深度150米,水下工作時間2小時,最大航速3節(jié),可搭載5公斤載荷。
“‘海事一號’的重要創(chuàng)新在于,它采用了課題組自行開發(fā)的故障診斷和容錯控制關鍵技術,能有效解決水下機器人故障檢測、隔離、辨識與容錯控制律重構的固有難題。”鄧志剛老師說,“海事一號”總體設計包括機械設計和電氣設計,其中電氣設計包括水面顯控分系統(tǒng)、運動控制分系統(tǒng)、執(zhí)行分系統(tǒng)、傳感器分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)、微細光纜傳輸分系統(tǒng)等。水下系統(tǒng)和水面系統(tǒng)之間采用了較電纜輕便的光纖進行通信,更易于實現(xiàn)精確控制,并能通過光纖進行遠程動態(tài)程序更新。其水下控制系統(tǒng)核心處理器采用超低功耗Intel Pentium M處理器,操作系統(tǒng)采用專門為實時嵌入式系統(tǒng)設計開發(fā)的VxWorks。配備的傳感器包括攝像頭、測距聲納、羅盤(含姿態(tài)角)、深度計、漏水報警器和電流電壓傳感器??梢源_定觀測物標的方位、直觀的測量出水位的深度,并通過水下視頻、聲納系統(tǒng)等專用設備,對水下目標進行探測、定位和通信等,并能利用前向探距聲納,能有效避障。
“‘海事一號’遙控自治水下機器人的研制,不僅作為‘水下機器人與智能系統(tǒng)實驗室’科研團隊水下故障診斷、狀態(tài)控制、軌跡跟蹤與安全避障研究實驗平臺,也可以用于漁業(yè)、打撈、水下搜救和水下勘探等作業(yè),為社會服務。”海事一號ARV系統(tǒng)試驗研究團隊負責人朱大奇教授在接受采訪時說。
據(jù)了解,“海事一號”遙控自治水下機器人在經(jīng)濟性、靈活性、活動范圍和節(jié)能環(huán)保等方面都要優(yōu)于傳統(tǒng)遙控水下機器人,適用于大壩檢測、江河湖泊的水質(zhì)檢測,也適用于作淺海海底區(qū)域的勘察和監(jiān)測,可與其他種類潛水器配合完成海洋調(diào)查和考察任務,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。“海事一號”在研制測試過程中就立下不少“戰(zhàn)功”。2010年12月,該機器人扮演“水底神探”,潛水40米,只用8天時間,就幫警方偵破一樁半年難解的沉尸案。該水下機器人在警方劃出的約100萬平方米搜尋水域中以矯健、靈敏的身姿打撈出證物與被害人尸體。水下機器人順利完成這次復雜的水下搜救任務,不僅助湖北警方峰回路轉(zhuǎn)破獲命案,更在國內(nèi)創(chuàng)造了一次纜控水下機器人深水小目標點成功搜救的典型案例。