“發(fā)現(xiàn)”號(hào)遙控?zé)o人潛水器在海山拍攝到的“海兔”（上圖）和“海底花園”（下圖） 。新華社發(fā)
 

 

　　原標(biāo)題為：中國水下機(jī)器人有多牛？

       柯博

 

　　新聞背景

 

　　近日，一些中國水下機(jī)器人在深海拍攝的畫面吸引了很多人的眼球：“科學(xué)”號(hào)科考船上搭載的“發(fā)現(xiàn)”號(hào)遙控?zé)o人潛水器拍攝了“海底花園”，還采集到兩只頭部粉紅色、身體發(fā)白的蝸牛狀軟體動(dòng)物深水海兔；“深海勇士”號(hào)載人潛水器在2000米深海作業(yè)的高清視頻也首次曝光，為我們展示了一片神奇的海底世界……

 

　　事實(shí)上，包括“發(fā)現(xiàn)”號(hào)和“深海勇士”號(hào)在內(nèi)，我們國家研發(fā)的水下機(jī)器人已經(jīng)形成了一個(gè)“家族”，這里我們就來介紹其中有代表性的一些成員。

 

 

　　海洋占地球表面的絕大部分，孕育著無盡的資源和豐富的寶藏，開發(fā)利用海洋資源成為各個(gè)國家競(jìng)相發(fā)展的戰(zhàn)略。水下機(jī)器人是探索海洋的重要手段。水下機(jī)器人，通常來說可以分為三大類：有纜水下機(jī)器人（簡(jiǎn)稱ROV），無纜自治水下機(jī)器人（簡(jiǎn)稱AUV）和載人潛水器（簡(jiǎn)稱HOV）。

 

　　根據(jù)國內(nèi)市場(chǎng)需求，1979年，以中國工程院院士蔣新松為首的團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)最早提出了海洋機(jī)器人研究計(jì)劃。1982年，中國科學(xué)院正式立項(xiàng)，開展“智能機(jī)械在海洋中的應(yīng)用研究”。

 

　　我們國家的第一臺(tái)水下機(jī)器人誕生于1985年，它叫“海人一號(hào)”（HR-01），是一臺(tái)有纜水下機(jī)器人。

 

　　由沈陽自動(dòng)化所負(fù)責(zé)研制的“海人一號(hào)”樣機(jī)于1985年12月在大連首航成功，1986年，改進(jìn)后的“海人一號(hào)”完成了海上試驗(yàn)。

 

　　“海人一號(hào)”總功率20馬力、最大作業(yè)水深200米，是我國科研人員完全依靠自主技術(shù)和立足于國內(nèi)的配套條件開展的研究工作，是我國水下機(jī)器人發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑。

 

　　1994年，沈陽自動(dòng)化所成功研制了“探索者”號(hào)自主無纜水下機(jī)器人。它的工作深度達(dá)到了1000米，并且甩掉了與母船之間聯(lián)系的電纜，實(shí)現(xiàn)了從有纜向無纜的飛躍。

 

　　當(dāng)年10月， “探索者”號(hào)在中國南海進(jìn)行了5個(gè)航次的海上試驗(yàn)，并在西沙群島附近成功下潛1000米水深，成為我國到達(dá)深海的先驅(qū)者。

 

　　CR-01  我國首臺(tái)面向6000米的無纜自治水下機(jī)器人

 

　　1992年，沈陽自動(dòng)化所與俄羅斯海洋技術(shù)問題研究所、國內(nèi)中船總702所、中科院聲學(xué)所等單位合作，著手研制6000米級(jí)自主水下機(jī)器人——CR-01。

 

　　它分別在1995年、1997年兩次赴太平洋開展調(diào)查工作，獲得了大量海底多金屬結(jié)核錄像、照片及聲圖資料，為開辟區(qū)資源勘察提供了重要的依據(jù)。它的成功，使中國成為了當(dāng)時(shí)世界上少數(shù)幾個(gè)擁有6000米級(jí)水下機(jī)器人的國家之一。

 

　　它研制成功的意義還在于，我國具有了對(duì)除海溝以外海域進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)的能力。1991年，中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)被聯(lián)合國批準(zhǔn)為第五個(gè)深海采礦的先驅(qū)投資者，承擔(dān)30萬平方公里洋底的探測(cè)任務(wù)，并最終擁有對(duì)礦產(chǎn)資源最豐富的7.5萬平方公里海域的優(yōu)先開采權(quán)。CR-01為此提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段。

 

　　1997年，CR-01被評(píng)為中國十大科技進(jìn)展之一，同年獲得中科院科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)和綜合重大成果獎(jiǎng)。

 

　　ROV，AUV，HOV我們都知道了，那么ARV又是個(gè)啥？2002年，沈陽自動(dòng)化所在國內(nèi)首次提出了ARV概念——ARV是一種集AUV和ROV技術(shù)特點(diǎn)于一身的新概念水下機(jī)器人。

 

　　2008年7月，第一代北極ARV搭乘“雪龍”號(hào)科考船，隨隊(duì)出征我國第三次北極科考。2010年7月再次參加我國第四次北極科考任務(wù)。在北緯86度50分首次從冰洞下放，開展冰下調(diào)查工作并取得成功，刷新了我國水下機(jī)器人在高緯度的作業(yè)紀(jì)錄。

 

　　北極ARV對(duì)于北極科考來說，可以說是一種有效、連續(xù)、自主、實(shí)時(shí)的觀測(cè)手段?？此撇淮蟮谋睒OARV攜帶了溫鹽儀、光通量測(cè)量儀和水下攝像機(jī)等測(cè)量設(shè)備，具有多種科學(xué)觀測(cè)能力?？色@得冰下光透射輻照度、冰底形態(tài)、海冰厚度、溫度、鹽度、深度和海洋環(huán)境參數(shù)等多種科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)，極大地補(bǔ)充了現(xiàn)有的北極冰下監(jiān)測(cè)手段。

 

　　2012年7月，“蛟龍”號(hào)載人潛水器（HOV）圓滿完成7000米級(jí)海上試驗(yàn)，最大下潛深度達(dá)到7062米。沈陽自動(dòng)化所作為蛟龍?zhí)栔饕兄茊挝恢?，承?dān)了控制系統(tǒng)的研制和技術(shù)保障任務(wù)。

 

　　載人潛水器控制系統(tǒng)，是載人潛水器的“大腦和神經(jīng)”，它采集載人潛水器上操作面板的操作指令及各種傳感器的信息，通過“大腦”的分析和判斷，輸出指令控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使?jié)撍魍瓿筛鞣N動(dòng)作，同時(shí)又將采集到的信息進(jìn)行存儲(chǔ)并顯示，方便潛航員和指揮員作業(yè)。

 

 

　　“潛龍一號(hào)”是我國首臺(tái)6000米AUV深海實(shí)用性裝備，具有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該課題是中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)辦公室制定的國際海域資源調(diào)查與開發(fā)“十二五”項(xiàng)目，由中科院沈陽自動(dòng)化所作為技術(shù)總體單位，聯(lián)合中國科學(xué)院聲學(xué)研究所、哈爾濱工程大學(xué)等單位共同研制。它可以覆蓋98.8%的海洋面積，被稱為海下資源勘察裝備中的深海衛(wèi)星。具體來講，它主要是服務(wù)于我國深海多金屬結(jié)核礦區(qū)的勘探。

 

　　2015年，由中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所承擔(dān)的“6000米水下無人無纜潛器（AUV）實(shí)用化改造”課題，以優(yōu)秀成績通過了由中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)辦公室組織的課題驗(yàn)收。“潛龍一號(hào)”的研制成功，為我國開展深海資源大范圍精細(xì)探測(cè)提供了重要技術(shù)裝備，標(biāo)志著我國深海資源勘察裝備已達(dá)到實(shí)用化水平，使我國AUV技術(shù)及產(chǎn)品跨入了國際先進(jìn)行列。

 

　　“潛龍”家族“二弟”——“潛龍二號(hào)”想必大家都不陌生。與“大哥”——“潛龍一號(hào)”相比，一方面，它的設(shè)計(jì)工作深度是4500米；另一方面，它主要服務(wù)于我國深海熱液區(qū)硫化物的勘探。

 

　　“潛龍二號(hào)”是“十二五”國家“863”計(jì)劃海洋技術(shù)領(lǐng)域主題項(xiàng)目“深海潛水器技術(shù)與裝備”的課題，由中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)辦公室組織實(shí)施，沈陽自動(dòng)化所作為技術(shù)總體單位，與國家海洋局第二海洋研究所等單位共同研制。2016年6月，課題通過驗(yàn)收。

 

　　項(xiàng)目研制過程中突破了全新非回轉(zhuǎn)體立扁魚形設(shè)計(jì)、復(fù)雜海底地形下避碰控制方法、高精度磁力探測(cè)、熱液異常綜合探測(cè)及數(shù)據(jù)快速處理等關(guān)鍵技術(shù)，并在西南印度洋海上試驗(yàn)性應(yīng)用中獲得了一批熱液區(qū)水體異常、磁力、地形探測(cè)等有效數(shù)據(jù)。“潛龍二號(hào)”成為我國首臺(tái)獲得中國船級(jí)社（ccs）入級(jí)證書的無人潛水器。

 

　　今年4月6日，在西南印度洋執(zhí)行中國大洋49航次科考任務(wù)的“潛龍二號(hào)”無人潛水器，成功完成第50次下潛，創(chuàng)下我國深海自主水下機(jī)器人下潛次數(shù)的新紀(jì)錄。

 

　　（特約“中國科普博覽”微信公眾號(hào)供稿）