由德國人工智能研究中心（DFHI）領(lǐng)導(dǎo)的一家聯(lián)盟在Mare-IT項(xiàng)目中開發(fā)了一種可用于復(fù)雜檢查和維護(hù)任務(wù)的自主雙臂水下機(jī)器人（AUV），AUV可以進(jìn)行直觀的控制和監(jiān)測，同時(shí)還能與操作人員實(shí)現(xiàn)有效的信息交流。
為確保風(fēng)力渦輪機(jī)或油氣生產(chǎn)設(shè)備等海上基礎(chǔ)設(shè)施的安全，定期檢查和維護(hù)是必不可少的。然而，水下作業(yè)不僅復(fù)雜、成本高同時(shí)潛水員也要面臨相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)。目前已經(jīng)開始使用遠(yuǎn)程無人潛水器（ROV）來監(jiān)測海上設(shè)備的狀況。
而DFHI最新的方案是采用自主AUV，AUV可以在水中停留很長一段時(shí)間，自主系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水中自主操作，同時(shí)在必要時(shí)也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
Mare-I項(xiàng)目中，來自IT、機(jī)器人、驅(qū)動(dòng)技術(shù)及海工領(lǐng)域的多家公司和研究機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并建造了自主水下機(jī)器人“墨魚號(hào)”。
作為一種干預(yù)式水下機(jī)器人，“墨魚號(hào)”可以在水中自由定位，并具備兩個(gè)連接至其腹中部的深海抓握系統(tǒng)，幫助在水下操縱物體。借助于特殊的設(shè)計(jì)和人工智能控制系統(tǒng)，“墨魚號(hào)”還可以在潛水過程中改變重心和浮力，使操作穩(wěn)定或保持任何方向。
雙臂自主水下機(jī)器人“墨魚號(hào)”在位于不來梅的DFKI海洋探索館下水
除了完全自主操作外，這種水下機(jī)器人還可以通過使用光纖電纜以混合模式運(yùn)行。在混合模式下，監(jiān)控人員可以在水下機(jī)器人工作的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行干預(yù)和遠(yuǎn)程控制。為此，除配有操縱器外，系統(tǒng)還配有許多用于環(huán)境感知的傳感器，如聲納傳感器、照相機(jī)、激光掃描儀及磁力計(jì)等。
為了有效地處理大量的傳感器數(shù)據(jù)，研究人員開發(fā)了一種特殊的架構(gòu)概念，可以直接對(duì)機(jī)器人進(jìn)行數(shù)據(jù)流的分散分析。位于不來梅的研究人員還負(fù)責(zé)執(zhí)行檢查和維修任務(wù)的計(jì)劃。此外，他們還開發(fā)了一種標(biāo)準(zhǔn)接口，可以實(shí)現(xiàn)自主水下機(jī)器人、控制站和內(nèi)部業(yè)務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施之間的雙向數(shù)據(jù)交換。
由DFKI的認(rèn)知輔助系統(tǒng)研究部門開發(fā)的虛擬自動(dòng)駕駛功能在執(zhí)行遠(yuǎn)程控制任務(wù)時(shí)為控制站的人員提供支持。因此，該系統(tǒng)配備了微軟的HoloLens，既可以與控制站結(jié)合使用，也可以作為一種單獨(dú)的輕量交互媒介，如與船舶進(jìn)行交互等。
操作人員可以隨時(shí)通過控制臺(tái)的顯示器了解AUV和水下結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。顯示器可以顯示傳感器信息和測量到的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過自然語音交互來發(fā)出警告。自主水下機(jī)器人和攝像機(jī)還可以通過語音命令來控制。
Mare-IT項(xiàng)目中，DFKI嵌入智能研究部門還開發(fā)了一個(gè)APP，作為交互技術(shù)的補(bǔ)充。該APP可以通過智能手機(jī)或平板等移動(dòng)設(shè)備來控制自主水下機(jī)器人或更改參數(shù)設(shè)置。此外，研究人員還研究了利用人工振蕩磁場來定位水下機(jī)器人的可能性。
該AUV采用了WITTENSTEIN cyber motor GmbH生產(chǎn)的高強(qiáng)度推進(jìn)器。推進(jìn)器的推力達(dá)500牛頓，適用于最深6000米的海水環(huán)境。推進(jìn)系統(tǒng)采用特殊的罐封技術(shù)，防止對(duì)環(huán)境的化學(xué)危害。與推進(jìn)器配套的伺服逆變器包括與推進(jìn)器馬達(dá)特別匹配的無傳感器控制器，在兩個(gè)轉(zhuǎn)向區(qū)間和整個(gè)轉(zhuǎn)速至停止范圍內(nèi)提供準(zhǔn)確、高動(dòng)態(tài)的速度控制。這種AUV配備了8個(gè)推進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。
Mare-IT 項(xiàng)目獲得了德國聯(lián)邦教育和研究部門約550萬歐元的資助。
