無(wú)人水下機(jī)器

無(wú)人水下機(jī)器人也稱無(wú)人潛水器，相應(yīng)有無(wú)人遙控潛水器、無(wú)人自主潛水器和無(wú)人混合潛水器。通常在不產(chǎn)生混淆的情況下省略“無(wú)人”二字，如無(wú)人遙控潛水器可以稱為遙控水下機(jī)器人或遙控潛水器等。

世界海洋機(jī)器人發(fā)展的歷史大約有70年，經(jīng)歷了從載人到無(wú)人，從直接操作、遙控、自主到混合的主要階段。加拿大國(guó)際潛艇工程公司創(chuàng)始人麥克法蘭，將水下機(jī)器人的發(fā)展歷史總結(jié)為四次革命：次革命出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，以潛水員潛水和載人潛水器的應(yīng)用為主要標(biāo)志；第二次革命出現(xiàn)在70年代，以遙控水下機(jī)器人迅速發(fā)展成為一個(gè)產(chǎn)業(yè)為標(biāo)志；第三次革命發(fā)生在90年代，以自主水下機(jī)器人走向成熟為標(biāo)志；第四次革命發(fā)生在21世紀(jì)，進(jìn)入了各種類型水下機(jī)器人混合的發(fā)展階段。

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水下機(jī)器人

水下機(jī)器人一詞源于機(jī)器人學(xué)。狹義上講，水下機(jī)器人是一種利用水下動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)在水下運(yùn)動(dòng)，具有視覺(jué)和感知系統(tǒng)，能夠基于聲吶、水下攝像機(jī)、機(jī)械臂等任務(wù)載荷，通過(guò)遙控操縱或者自主方式輔助甚至代替人類去完成水下勘察、搜索、跟蹤等任務(wù)的潛水裝置。在自動(dòng)化領(lǐng)域，水下機(jī)器人被看成是機(jī)器人的一類，是機(jī)器人相關(guān)技術(shù)在水下的特殊應(yīng)用，屬于特種機(jī)器人范疇。在海洋工程領(lǐng)域，也可將水下機(jī)器人稱為無(wú)人水下航行器(unmanned underwater vehicle，UUV)、無(wú)人水下運(yùn)載器、無(wú)人潛水器、無(wú)人潛航器或者無(wú)人潛器等。

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水下機(jī)器人的潛航定位

水下機(jī)器人的潛航定位是水下機(jī)器人可靠、準(zhǔn)確地執(zhí)行水下任務(wù)的信息保障和技術(shù)前提，是研究開(kāi)發(fā)水下機(jī)器人的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題之一，也是人工智能和智能控制領(lǐng)域的國(guó)際前沿研究課題。由于水體的法拉第籠效應(yīng)，水下機(jī)器人通常無(wú)法借助無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水下遠(yuǎn)距離、大范圍的準(zhǔn)確定位，只能通過(guò)其他傳感器感知自身狀態(tài)和環(huán)境信息，因此水下機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)更強(qiáng)調(diào)自持性和完備性。

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水下機(jī)器人的廣泛應(yīng)用

海洋被稱為藍(lán)色寶庫(kù)，隨著陸地資源日漸貧乏，對(duì)海洋資源的開(kāi)發(fā)和利用備受重視，尤其是對(duì)深海礦藏進(jìn)行勘探和開(kāi)采。囿于復(fù)雜惡劣的水下條件，水下機(jī)器人發(fā)揮了重要作用。例如，加拿大Nautilus Minerals公司已派遣機(jī)器人前往巴布亞新幾內(nèi)亞附近的海底地區(qū)，找到豐富的銅和金礦藏。不僅面向海洋資源勘探開(kāi)發(fā)，近年來(lái)，水下機(jī)器人在漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)、潛水娛樂(lè)等消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)也乘勢(shì)興起。水下機(jī)器人成為各國(guó)戰(zhàn)略發(fā)展和產(chǎn)業(yè)競(jìng)逐的重要領(lǐng)域。

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