我国水下机器人发展历程.docx

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我国水下机器人发展历程

我国水下机器人发展历程

海事大学图书馆   周文平   

2010-08-08

关键字：

水下机器人　发展历程　

浏览量：

103

　　水下机器人，可以进行深海探测，深海采集，深海维修。

开发海洋是人类在二十一世纪面临的重大课题，而探索、考察和有效利用国际海域和海底区域是对我国发展海洋高技术和未来海洋产业提出的挑战。

　　自动化研究所是国外有影响的研究与开发水下机器人并形成产品的科研实体之一，首创我国第一台有缆遥控和无缆自治水下机器人。

从某种意义上讲，自动化研究所的水下机器人各阶段的技术成果代表了我国在这一技术领域的发展水平与过程。

　　水下机器人实验室配备了齐全、先进的试验设备和条件，3个深水模拟压力罐可分别进行水下1000米、1500米、7200米水深的水下模拟试验。

长20米、宽12米、深9米的试验水池可做各种水下机器人整机性能试验和调试。

现已形成了大、中、小型水下机器人系列产品的生产能力，并在国际、国开展了各种水下工程作业。

　　1977年召开的中国科学院自然科学学科规划会议将发展机器人项目列入规划。

新松院士在当年组团赴日考察回国后提出了发展水下机器人的设想。

从此，自动化研究所锁定了“下海”为海洋开发服务，搞智能机器在海洋中的应用研究的战略目标，决心“要下五洋捉鳖”。

　　1983年该项课题正式列为中国科学院重点课题，开创了智能机器人科研领域，为水下机器人的研究开发奠定了基础。

　　二十年来，“水下机器人”由院重点，进而持续列入“六五”、“七五”、“八五”、“九五”和“十五”国家重点项目，成为国家863计划自动化领域智能机器人主题项目的重点容。

　　RECON-IV水下机器人具有较强功能和可靠性，已成为国际知名品牌，生产的多台设备出口国际市场，还有的长年在为南海石油钻井平台提供技术服务；

　　“海潜一号”和“金鱼号”轻型水下机器人在沿海和湖地区的水下探查、考古等作业起到重要作用；

　　“海潜二号”水下机器人以其强作业功能为国家安全提供了有力的技术支持；用于海底光缆埋设的爬行式水下机器人；

　　“海星号”是我国第一台海底自走式海缆埋设机，目前已完成研制工作并投入实际应用。

　　作为总体单位在国家“863”计划支持下完成的潜深1000米“探索者”和潜深6000米“CR-01”、“CR-02”无缆自治水下机器人标志着我国自治水下机器人技术在国际上处于领先地位。

6000米水下机器人工程项目是国家“863”计划项目的重中之重。

　　1995年8月，与俄罗斯合作研制的6000米水下机器人完成深海试验。

　　1996年8月起正式实施了水下6000米自治机器人的工程化项目。

其目标是为中国大洋协会进行大洋调查提供水下6000米自治机器人实用样机。

有关专家认为，该水下机器人是目前世界上最先进的洋底探测设备。

CR系列高性能水下机器人能进行六千米深水录像、拍照和海底地势与剖面测量、水文测量、海底多金属结核丰度测定，海底沉物目标搜索和观察，自动记录各种数据包括图像和机器人水下运动轨迹及其坐标位置，还可按预编程航行和工作，自动避障，具有故障自诊断和应急上浮功能，并能提供指令遥控。

这表明，中国已有圆满解决这些高技术的能力和手段，而且已进入洋底多金属结核资源探测应用的实用阶段。

6000米水下机器人的研制成功，使中国一跃成为世界上具有研制这种自治水下机器人能力的少数几个国家之一，它可到达世界上除海沟之外的全部海底区域，即全部有经济前景的海底，占海洋面积的98％，为中国进军国际海洋区域、开发大洋资源提供了强有力的技术手段和工具。

　　该所目前正在研制潜深7000米水下载人机器人——又被称作“海底卫星”，预计将在2005年投入使用。

这意味着中国将拥有对包括深海海沟在的复杂海域进行详细探测的能力，中国开发海洋资源的步伐将大大加快。

目前，世界上只有俄罗斯、美国、日本等国家拥有类似潜深的水下载人机器人。

　　由国家海洋局主持的中国第二次北极科学考察装备了自动化研究所研制的中型ROV“海极号”水下机器人，2名科技人员随船出征。

　　人类当今正面临着人口、资源和环境三大难题。

随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加，人类消耗的自然资源越来越多，陆地上的资源正在日益减少。

为了生存和发展，海洋开发势在必行。

　　水下机器人是多种现代高技术及其系统集成的产物，对于我国海洋经济、海洋产业、海洋开发和海洋高科技具有特殊的重要意义。

发展水下机器人，并将其作为海洋战略制高点，提升我国海洋重大装备水平，为海洋支柱产业和新兴产业提供成套技术与先进装备保障，为海洋未来产业和国家海洋战略创造有利条件与国际竞争能力，并将强大的技术领先优势，转换成为强大的产业开发优势，是自动化研究所历史性的必然抉择，更是其使命性的重承诺。

海底机器人发展动态

（一）

海事大学图书馆   周文平   

2010-08-03

关键字：

海底机器人　

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53

　　据美国《探索》杂志报道，从人类决定着手对最深、最神秘的海洋深处进行探索开始，机器人就一直是必不可少的工作伙伴，尤其是最近几年，海底机器人越来越先进，相继取得了一些重大发现。

　　海底机器人先驱ABE

　　ABE完成使命

　　今年3月5日，海洋学家们为他们喜爱的一位“同事”——海下机器人自动海底探测器（ABE）的“过世”举行了追悼仪式。

ABE可能没有它的著名前辈DSVAlvin的名气那么大，也不像当代的同辈们那样先进，但它是海底机器人技术的先驱。

在16年的工作生涯中，ABE执行了200多次海底勘测任务，在地形复杂的海底航行，绘制海底山脉的图形，然后把数据传输给水面上的工作者。

然而最近ABE在智利南部近海执行勘测任务时，下水后很快与母舰失去了联系。

　　加拿大海洋科学遥控平台（ROPOS）：

发现新生命形式巨型管状虫

　　发现新生命形式

　　科学家惊奇地发现，有很多生物体生活在热液喷口附近。

然而更令人吃惊的是巨型管状虫，它们看起来像羽状的加长管状口红。

　　这一发现颠覆了一个重要的生物学原则：

所有生命必须依靠太阳提供能量，它们不是利用进行光合作用，就是大吃进行光合作用的有机体。

与之相比，巨型管状虫居住在充满氢化硫和其他热压喷口释放的有毒化学物质的环境里，并把它们转变成食物和能量，这个过程被称作化学合成。

　　1998年，加拿大的遥控深潜器“海洋科学遥控平台（ROPOS）”发现一股黑烟从海底升起，科学家经过研究，确定了它的结构和有机成分。

　　深渊登陆者（HADAL-LANDER）：

发现生活在海洋最深处的鱼类

　　发现生活在海洋最深处的鱼类

　　这种体表光滑的苍白色生物看起来有点像科幻电影里的作品，然而事实上它是一条狮子鱼。

狮子鱼是在海洋最深处发现的第一种鱼群，这段录像是小型海底遥控机器人“深渊登陆者（HADAL-LANDER）”在太平洋的日本海沟拍到的。

这些狮子鱼生活在海面下大约5英里（8.05公里）的地方，这里四周一片漆黑，而且水压很大。

　　研究人员用一条死鲭引诱狮子鱼进入开阔水域，一群狮子鱼发现这个美味后，很快把它消灭干净。

上图看到的这个样本，是科学家在诱饵旁捉到的。

　　研究人员对这种鱼的充沛精力和喜欢群居感到非常吃惊。

蒙迪·普雷德说：

“我们原以为生活在海洋最深处的鱼应该不爱运动、喜欢独来独往、非常脆弱，因为它们生产的环境食物很有限。

”

　　海底遥控机器人杰森：

海底火山爆发

　　海底火山爆发

　　希腊神话里的英雄“杰森”（Jason）因为抛弃他以前的爱人美狄亚，遭到众神的诅咒，最终孤单一人凄凉的死去。

然而幸运的是，他的遥控机器人（ROV）版逃过了和他一样的悲剧命运，甚至最终做到了与它的死对头美狄亚和平共处。

　　伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的海洋学家借助著名的海底遥控机器人杰森，可以从舒服的甲板上垂直潜到海底。

双体机器人杰森在海底进行勘探时，另一个机器人——美狄亚则作为母舰的中转设备，利用一根6英里（9.66公里）长的光缆输送电流和数据。

　　科学家借助杰森，第一次拍到关岛附近的一座海下火山的喷发画面。

杰森毫不顾忌1700英尺（518.16米）深的海底强压，非常耐心的观察熔岩从火山口里慢慢流出来，并对它周围独一无二的生态系统进行仔细研究。

去年杰森再次帮助科学家获得有史以来他们观测到的最深的海底火山爆发视频。

　　小型海底遥控机器人“阿尔文”：

观测“泰坦尼克”号

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　　观测“泰坦尼克”号

　　1986年“阿尔文”机器人发现“泰坦尼克”号的残骸，这充分显示了小型海底遥控机器人（ROV）的惊人能力，“阿尔文”也因此出现在《时代》杂志的封面。

虽然“阿尔文”是一个遥控设备，它可以同时把3个人送到1.5万英尺（4.57公里）海底，但是它要进入“泰坦尼克”号的残骸，仍有很大风险。

这是“阿尔文”进入沉船的地方。

　　1985年，海洋学家罗伯特·巴拉德领导的一个考察队确定“泰坦尼克”号残骸的位置（距离美国东海岸大约3.81公里），并于1986年7月和同事们一起重返这里，对它进行更加深入的研究。

为了观察这艘沉船，“阿尔文”潜入海底12次，并借助临时制造的海底机器人小贾森（JasonJr），给它拍照和进入沉船部。

海底机器人发展动态

（二）

海事大学图书馆   周文平   

2010-08-03

关键字：

海底机器人　

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49

　　滑行艇Spray：

穿过墨西哥暖流

　　穿过墨西哥暖流

　　到底自动海底机器人（AUV）的自主能力有多强呢？

美国斯克里普斯海洋研究所（SIO）和伍兹霍尔海洋研究所的工程师设计的一个像鱼类的滑行艇Spray表现很好。

　　2004年，这个红色滑行艇成为第一个成功穿越墨西哥暖流的滑行艇。

当年9月Spray在马萨诸塞州南部发射，它在2个月到达百慕大群岛，每天行驶的平均速度是12英里（19.31公里）。

旅行途中，它一直在忙着收集珍贵的海洋学数据，并把它们传输给美国斯克里普斯海洋研究所和伍兹霍尔海洋研究所的工程师。

　　海洋学家希望有一天Spray和其他滑行艇能在各大海洋上任意航行，收集无数数据，用来建立更精密的气象模型，提供更精确的天气预报信息。

　　小型海底遥控机器人：

遇到深海居民

　　遇到深海居民

　　多亏小型海底遥控机器人，你才能时不时地在这个上看到非常美丽的深海动物图片。

摄影师在西里珀斯海拍到这些美丽的水母画面，这里是世界最深的水湾。

　　在小型海底遥控机器人全球探测器（配备有高清彩色摄像机和数字静态照相机）的帮助下，研究人员拍到一些以前从没见到过的海洋生物的照片，其中包括这种红色水母，它属于棕色水母（Atolla）。

这种动物的鲜红色具有与众不同的作用：

它遮挡了这种水母正在消化的任何发光猎物发出的荧光，避免比天敌发现。

　　海底机器人“海神（Nereus）”：

潜入最深处

　　潜入最深处

　　去年海底机器人“海神（Nereus）”潜到世界最深的海底，用10小时对一个深度比珠穆朗玛峰的高度还大的地点进行探测。

打破世界纪录的“海神”在有力的操作臂的帮助下，从海床上收集了很多样本。

伍兹霍尔海洋研究所的工程师制造的“海神”，能承受深海的强压，它的每一平方英寸表面的有效承载量大约是1.5万磅（约6800公斤），这相当于把3辆悍马放在你的大脚趾上。

　　2009年5月31日，“海神”潜入太平洋马里亚纳海沟深达6.8英里（10.94公里）的地方。

有了像“海神”的机器人，科学家对以前无人到达的深海区域进行探测，变得更加容易。

　　深潜器“阿尔文”：

发现热液喷口

　　发现热液喷口

　　深潜器“阿尔文”虽然不是一个自动机器人，但是它上面携带着更多科研仪器。

这个最古老、最受人尊敬的深潜器，在为期46年的工作生涯中，已经执行了4400多次潜水任务。

　　20世纪70年代末，“阿尔文”和它的乘客发现第一个热液喷口，或称“黑色烟囱”。

最初科学家认为这种地方不会有生命，因为它们根本无法承受这里的高温和高压环境。

大部分热液喷口都位于海面以下大约7000英尺（2.13公里）的地方。

然而令他们大吃一惊的是，研究人员发现，这些炙热的富含矿物的水不仅可供生命生存，而且滋养着整个生态系统。