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华南理工大学教授王振民:水下机器人焊接与增材制造应用空间巨大

导读: 王振民认为,随着人们开发海洋及内陆水资源活动的增加,水下机器人焊接与增材制造将打开广阔的应用空间,而新一代人工智能的发展,将成为推动水下机器人焊接与增材制造技术发展的巨大引擎。

随着海洋石油工程、海洋科考、海洋打捞等领域的快速发展,推动了水下机器人装备需求的增长,加上政府对于水下机器人的关注力度加强,资本市场也在逐渐向水下机器人靠拢。目前已经有多家水下机器人企业获得了高额融资,中国水下机器人生产企业在不断壮大。

在“OFweek2018中国智能制造创新发展高峰论坛”上,华南理工大学教授王振民发表了主题为《水下机器人智能焊接与增材制造》的精彩演讲,并在会后接受了OFweek机器人网的采访。王振民指出,随着人们开发海洋及内陆水资源活动的增加,水下机器人焊接与增材制造将打开广阔的应用空间,从海洋岛礁建设、海上油气田、水坝建设、大型船舰修复、核泄漏事故应急水下修复到军事海防工程等,水下机器人装备为重大装备的建造与自动化维保提供强大助力。

华南理工大学教授王振民:水下机器人焊接与增材制造应用空间巨大

华南理工大学教授王振民

目前,水下机器人市场仍处于起步阶段,分析其原因主要是这一领域的资金和技术门槛较高,特别是用于实际工程作业的水下机器人系统结构复杂,研制周期长,产业化难度大,投资存在一定的风险。还有,国内水下机器人市场虽然大,但真正有实力的企业并不多,产业优势也没有形成,更没有行业的巨头。

水下机器人焊接与增材制造技术难题亟待破解

由于我国水下机器人焊接和增材制造的研究起步较晚,与国外产生了较大的差距,包括水下作业的范围/效率/环境空间/深度等方面,国外基本上是千米深度起步,我们还处于摸索阶段。水下焊接与增材设备研制周期长、投资大,现阶段国内大部分仍然采用水下蛙人作业的方式,现有水下作业机器人企业存在生存压力。

不过,多年来中国在水下机器人技术上也取得了一些进步。例如,在硬件本体方面,水下移动平台、水下轮式全位置智能焊接机器人、深潜机器人等均有较大突破;在水下图像处理算法方面,采用多目立体视觉技术以及多信息融合传感获取水下焊缝图像三维坐标,为机器人跟踪焊缝提供位置信息;在高性能的水下机器人焊接电源方面,基于DSC的超高频逆变式水下机器人专用SiC焊接电源也已经取得了突破,逆变频率可以达到200kHz;适用于水下环境的焊接材料也已经取得了长足的进步。

水下环境和介质比较特殊,在水下焊接中需要解决多项难题。王振民表示,实现水下机器人焊接要突破的技术难点主要有(1)粗定位:即水下复杂空间环境感知、水下视觉驱动控制等;(2)轨迹规划:智能无轨移动平台(浮游/履带/轮式吸附)+多自由度机械臂在复杂水下环境的运动轨迹规划;(3)精定位:水下机器视觉、激光/超声传感与机械臂的手-眼协调控制;(4)焊接设备:超高频水下焊接电源+潜水送丝装置+微型排水装置+故障诊断与保护;(5)质量预测:水下焊接电弧行为及熔池动态模拟与电信号高速分析,专家数据库的建立等等。

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