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顶尖潜水员遇难 水下机器人如何避免悲剧重演?

  现今人们已经开始研制智能水下机器人系统。操作人员只需要下达总任务,机器人就可以自主识别和分析环境,并自动规划行动、回避障碍、自主地完成指定任务。

  发展至今,水下机器人的应用已不再是为了助力海洋油气业,尤其是面对复杂多变的水下环境时,使用机器人可以极大的保障人类人身安全。因此人们已经将其应用在各个方面:

  1、搜救事业

  与人类相比,水下机器人拥有更加可靠的续航能力,因此海上救助打捞、近海搜索、水下目标观察、水下洞穴搜救等都是水下机器人在搜救上的主要作用。例如本次潜水员遇难事件中,就采用了水下机器人ROV协助搜救。

  2、安全检测

  水中建筑例如大坝或桥墩的结构检测,或者是公安海关使用其进行船侧、船底走私物品检测、危险品靠近检查等,可以有效避免人身损伤。此外,核电站反应器检查、水电站检修等也多采用机器人来进行。

  3、科研事业

  科学界一直热衷于水下环境的探索。无数未知的事物等待人们去发掘,因此海洋考察、水下生物观测、水环境监测以及水下考古、水下沉船考察等,都是水下机器人在科研事业上的应用。

  此外,还有诸如潜水拍摄、渔业养殖等应用。其涉及层面之广,为人类从事各种海洋产业活动提供了巨大帮助。

  水下机器人优缺点并存

  水下机器人的出现开始大量取代过去由载人潜水器或潜水员所承担的工作,优点显着。第一,安全性方面,无论是高危险度环境、水污染严重环境还是零可见度的水域,水下机器人都比人类更加有利。通过自身配备的传感器、摄像头、探照灯等仪器,采集所需数据传输给人类或者自主分析处理,能够有效的保障人身安全;第二,由于机器人的机械构造,相比人体,能够提供数倍的力量支持,机器人配备的机械臂机械爪等工具,在沉船打捞、重物搬运方面,能够极大的提高工作效率;第三,续航能力,数据表明,潜水员身穿自携式潜水装,水深10米左右时,可以在水下停留约30分钟。另外水温、水深、水流、波浪、水下能见度以及潜水员体力消耗,都是影响潜水员水下工作时长的重要因素。而水下机器人则可以长时间在水下工作,续航能力更深一筹。近日由麻省理工学院注资的创业公司OpenWaterPower研发了一种电池,甚至可以通过海水转换电能,让水下机器人的工作时间延长至原来的十倍之多。

  尽管水下机器人优点颇多,但是仍有不少方面需要改善。第一,由于水下环境复杂,水声信号的噪声影响较大,机器人身上的传感器精度易受影响,因此水下机器人的目标探测和识别技术有待加强;第二,水流、水纹等因素都会影响机器人在水下的导航定位,目前常用的惯性导航系统、重力导航系统、海底地形导航系统、地磁场引力导航系统等,基本能满足水下机器人的需求,但是成本非常高,这也是国内外目前最重视的问题;第三,实时通讯问题,光纤通信不仅传输速率快,而且抗干扰能力强,但是限制了水下机器人的工作距离和可操作性。水声通信是水下机器人实现中远距离通信唯一的、也是比较理想的通信方式,但是主要障碍是随机多途干扰,多项技术难题有待解决;第四,智能化不足,增加水下机器人行为的智能水平一直是各国努力的目标,但是目前人工智能发展水平还不能完全满足水下机器人的需求。

  小结

  随着技术的进步,各式各样的水下机器人将以更快的速度发展起来,未来的水下机器人应该具有象鱼一样的推进效率、高的游动速度以及极好的运动灵活性能,同时,提高它的通用性,并且希望其具有一定的人工智能,可以根据内部信息和环境信息稳定可靠地自主作业,能够代替人在需要的深水环境中担负起自动或半自动的决策任务,以适应未来开发和探测海洋的需要。此外,还希望能降低水下机器人本体和控制装置的成本,提高其使用寿命等。

  总的来说水下机器人的发展现在处在初步阶段,还有一些关键技术问题需要解决。随着国家海洋开发的力度和深度,水下机器人的用途会越来越多,必将成为科技界发展的一大趋势。


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