福建省廣播影視集團衛(wèi)視中心大型政論節(jié)目《中國正在說》7月8日起播出“中國夢”十周年系列節(jié)目，節(jié)目已被列入國家廣播電視總局“創(chuàng)新理論傳播工程”電視理論節(jié)目扶持項目。

 

　　《中國夢·創(chuàng)新情》播出后，贏得了廣大觀眾和網(wǎng)友的好評。讓我們重溫科技創(chuàng)新的幕后英雄們的精彩講述！

 

　　我國水下機器人研發(fā)起步較晚，走過了自主探索、國際合作與自主創(chuàng)新三個階段。經(jīng)過多年持之以恒的努力奮斗，我國的水下機器人實現(xiàn)了從遙控到自主，我們將深海探索從近海逐漸推至遠(yuǎn)海，直到南北兩極和馬里亞納海溝的萬米深處，中國科學(xué)家正把夢想變成現(xiàn)實，讓中國水下機器人“游”得更深更遠(yuǎn)，推動深海科技創(chuàng)新，建設(shè)海洋強國。

 

　　中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研究員、水下機器人研究室主任李智剛為您帶來

 

　　《水下機器人的極地探索》

 

　　大家可以看一下這幅大畫面，這就是我們團隊研發(fā)的“探索4500”水下機器人在2021年8月份參加中國第12次北極科學(xué)考察時的照片。

 

　　我非常遺憾沒有參加這次科考，但是心中一直掛念著現(xiàn)場。通過每天發(fā)回的短短幾句話，我能感受到整個海上作業(yè)的艱難和挑戰(zhàn)。

 

　　“探索4500”去北極之前，我們進行了湖上實驗、海上實驗，可謂做足了準(zhǔn)備，但是北極科考確實非常難。我們中國去的次數(shù)少，難度較大，國際上去的次數(shù)也不多。

 

　　北極的天氣是瞬息萬變的，我們第一次北極作業(yè)時就碰到了一些困難。當(dāng)天我們選擇了在北緯85度附近的一個非常適合作業(yè)的位置，但是突遇氣溫驟降、風(fēng)雪交加的情況，能見度也非常差，降溫和暴風(fēng)雪讓海面迅速結(jié)了一層冰，這對水下機器人如何布放構(gòu)成了威脅，因為水下機器人一定要透過冰層達到海洋底層進行科考。

 

　　后來科考隊員和船上指揮組緊急協(xié)商后，決定用“雪龍2號”船臨時破冰，人工開出了一塊狹小的安全區(qū)域，勉強實現(xiàn)了“探索4500”的布放問題。

 

　　歷經(jīng)十幾個小時，“探索4500”完成了預(yù)定任務(wù)，自主上浮，所有科考隊員都在凜冽的寒風(fēng)中翹首企盼，當(dāng)水下機器人成功回收到“雪龍2號”船時，現(xiàn)場指揮組宣布首次下潛成功，現(xiàn)場的科考隊員們都流下了激動的淚水。

 

　　“探索4500”在第12次北極科考中，成功完成北極高緯度海冰覆蓋區(qū)科學(xué)考察任務(wù)，獲取的寶貴數(shù)據(jù)資料，為北極深海前沿科學(xué)研究提供了重要支撐，同時也標(biāo)志著我國水下機器人，在極地科考領(lǐng)域達到了世界先進水平。

 

　　后來科考隊員和船上指揮組緊急協(xié)商后，決定用“雪龍2號”船臨時破冰，人工開出了一塊狹小的安全區(qū)域，勉強實現(xiàn)了“探索4500”的布放問題。

 

　　大家會問為什么叫“探索4500”？是因為它的下潛深度可以達到4500米。因為這次北極科考區(qū)域的深度是4050米，所以我們就選擇了“探索4500”，通過它的適應(yīng)性改造去執(zhí)行這次科考任務(wù)。

 

　　通常，水下機器人在海洋作業(yè)完了以后，會直接上浮到水面上，這時候團隊可以看到它，然后把它用收放裝置收上來。但是北極表面有一層海冰，當(dāng)機器人作業(yè)完成后，不能直接上浮到水面，它有可能落到冰層下，這時候人看不到它，有可能造成了機器人永遠(yuǎn)消失在冰下。我們團隊創(chuàng)新地提出了用聲學(xué)遙控和自主引導(dǎo)相結(jié)合的水下技術(shù)，通過引導(dǎo)裝置，把機器人引導(dǎo)到我們開好的冰洞附近去，然后再安全地回收。

 

　　第二個問題，就是高緯度帶來的導(dǎo)航問題。“探索4500”以前使用的慣性導(dǎo)航裝置是從國外進口的一款高精度導(dǎo)航裝置。這次為了上北極，我們進行了測試，發(fā)現(xiàn)這款導(dǎo)航裝置到北極以后，實際上是受到限制的。我們才知道，在買這套裝置的時候，國外廠商就已經(jīng)限制我們在北極使用了，所以它輸出的加速度和角加速度都已經(jīng)被拿掉，當(dāng)緯度高到一定程度的時候，就沒有數(shù)據(jù)輸出了。于是，課題組大膽地采用了國產(chǎn)的慣性導(dǎo)航裝置，通過軟件補償提高了精度，降低了導(dǎo)航誤差。

 

　　我于2003年，也就是19年前參加了中國第二次北極科學(xué)考察，那也是我國第一次將水下機器人應(yīng)用于北極科學(xué)考察。2003年，我們使用的是一臺遙控式水下機器人，它的特點是船上和機器人之間有一根電纜連接，機器人在水下的活動范圍非常受限，只能夠在水下移動幾百米的范圍，而且當(dāng)時達不到洋底，只能在冰下測冰的厚度。

 

　　2008年到2014年，我們在科技部“863計劃”支持下，研發(fā)了專用北極科學(xué)考察的遙控自主式水下機器人，它的特點就是用一根微細(xì)的光纖代替了之前的電纜和通訊信號纜，所以它的運動范圍非常大，達到了公里級。當(dāng)然，它也是只對冰面進行探測。

 

　　2021年，中國組織第12次北極科學(xué)考察，“探索4500”登上了舞臺。“探索4500”既沒有電纜連接，也沒有光纖連接，完全是一臺自主的水下機器人，就像陸地上的自動駕駛汽車一樣，通過編好的程序，在水下通過智能避開障礙物，尋找探測的最關(guān)注地點。

 

　　近二十年間，我們國家在水下機器人或者海洋裝備產(chǎn)業(yè)方面發(fā)生了巨大的變化，突破了多項關(guān)鍵技術(shù)，也培養(yǎng)了一批青年人才。所以我可以自豪地說，我們已經(jīng)具備“下五洋捉鱉”的能力。

 

　　常常有人問我，研發(fā)水下機器人有什么用，和我們有什么關(guān)系？海洋不僅是人類生命的發(fā)源地，還蘊含著豐富的礦產(chǎn)資源。陸地的資源總有一天會枯竭，我想，未來深海會支撐我們社會的持續(xù)發(fā)展。水下機器人就是開發(fā)海洋，利用海洋的一種利器。

 

　　水下機器人的技術(shù)水平也能體現(xiàn)一個國家在材料、制造、傳感器和人工智能領(lǐng)域的綜合實力，它對科技發(fā)展有很強的牽引作用，可帶動多項技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。

 

　　未來我也有一些希望，希望產(chǎn)業(yè)部門可以用我們自己的水下機器人進行海底的石油開發(fā)和資源勘探，也希望我們自己研發(fā)的水下機器人，不僅能滿足國內(nèi)的科研生產(chǎn)需求，還能夠像高鐵一樣，走出國門、走向世界！

 

　　7月22日21:20《中國夢·世界情》

 

　　感悟“國之交在民相親”

 

　　東南衛(wèi)視《中國正在說》

 

　　“中國夢”十周年系列正在播出！