水下机器人极地显身手（科技视点）

　　历经1.4万海里、79天的风浪考验，中国第十二次北极科学考察队圆满完成了任务。日前，随着“雪龙2”号科考船缓缓停靠上海国内基地码头，科考队成员邵刚连日来紧绷着的神经也逐渐放松。

　　在这次科考中，他和3名同事负责的“探索4500”自主水下机器人（以下简称“探索4500”）表现出色，成功完成北极高纬度海冰覆盖区的科学考察作业。这也是我国首次利用自主水下机器人在北极高纬度地区开展近海底科考应用，其成功下潜获取的宝贵数据资料，将为北极环境保护提供重要的科学支撑。

　　首闯北极

　　为应对极地恶劣环境，科技人员对它进行了一系列的技术升级、改造

　　邵刚是中国科学院沈阳自动化研究所的副研究员，这是他第一次参加极地科考。和他一样，“探索4500”也是第一次出征极地。

　　沈阳自动化研究所主持研制的“探索4500”，外观酷似一条“大黄鱼”。和普通的无人水下机器人相比，“探索4500”的自主能力更强。

　　沈阳自动化研究所副研究员李阳告诉记者：“相较于遥控水下机器人，‘探索4500’没有缆线与母船连接，不需要人工干预就能够实现自主航行和执行探测，续航时间更长，工作范围也更大。”

　　尽管“探索4500”本领已足够强大，但要去极地恶劣环境闯荡，科研人员们还是不太放心。在出发前，他们又对它进行了一系列的技术升级、改造，全面提高了系统的可靠性。

　　在极地高纬度地区，科考母船会因为风、流等相互作用发生位移，致使水下机器人的布放和回收难以在一个相对固定区域内实现，冰层也会阻碍母船和水下机器人之间的通信。“这些都要求水下机器人拥有自主导引能力，能够准确接收母船指令，并根据自身设备的状态调整运行轨迹，在回收过程中逐渐向母船靠拢，从而实现自动、安全回收。”邵刚介绍。

　　针对此次北极科考工作区高密集度海冰覆盖的特点，科研团队创新性地研发了声学遥控和自动导引相融合的冰下回收技术，确保“探索4500”连续下潜成功，并能安全回收。邵刚说：“我们还增加了应急信标，用于潜器上浮后卡在冰层下或肉眼无法确定位置时，进行较为准确的方向定位。”

　　此外，科研团队还对“探索4500”的故障处理流程进行了优化，让它自主判断自身当下的状态，从而做出决策。“机器人在持续工作一段时间后，就能够像我们人类一样感觉自己身体状态如何。”邵刚说，“如果觉得自己‘精神头’还不错，就会继续干活；如果觉得不太好了，它就会立即向我们发出求救信号，我们马上会去帮助它。”

　　经受考验

　　极地天气瞬息万变，“探索4500”布放和回收都很安全

　　虽然已经做好了充分的准备，但极地天气瞬息万变，科考队员们和“探索4500”在北极还是经历了意想不到的困难和考验。

　　在一次作业前，原定的下潜区域气温骤降，风雪交加，能见度非常差。“当时，我们母船距离这个工作区有十几海里，在航行过程中我一直非常忐忑，担心无法正常完成设备布放。”邵刚回忆。

　　当母船到达下潜区域时，天气开始转晴，但之前的降温和暴风雪让海面迅速结冰，水域范围比之前缩小了很多，给机器人的布放和回收增添了极大的困难和风险。