我国研发的自主水下机器人首次完成北极科考(2)

　　机器人无处下“脚”，科考任务时间紧迫又不能耽误，怎么办？最后，邵刚和同事们决定利用母船进行破冰，人工开辟了一块可以布放水下机器人的水域环境。邵刚说：“破冰开出的水域范围非常小，其实不利于我们对水下机器人的回收。幸运的是，最终我们完成了布放与安全回收，也证明了‘探索4500’具备在极地恶劣环境下开展科考应用的能力。”

　　极地海洋的许多区域长年被海冰覆盖，对海冰特征和冰下海域进行考察是极地考察的重要组成部分。沈阳自动化研究所副所长李硕介绍，极地科考一直是水下机器人发展的重点方向。近些年来，沈阳自动化研究所先后有4种类型6台套无人水下机器人参加了8次极地科考，为我国极地科考作出了重要贡献。

　　“自主水下机器人在极地科考中主要承担三方面的任务。”李阳说，“一是对浮冰的观察和探测，了解其厚度、状态以及运动情况等；二是测量水体参数，包括水的深度、温度、盐度等；三是进行海底地形地貌的精细探测，在此基础上也可以发现海底的一些矿产资源。”

　　传统的海冰考察方法，是在海冰上钻孔，这种方法效率比较低，而且获得的数据有限，具有很大的局限性。自主水下机器人则不受海冰的影响，可以到达一些人无法到达的区域，更大范围、更大深度以及更长时间地进行科学考察。而且，取样灵活准确，有助于提高采集样品的质量，增加样品采集数量。

　　“科考人员可以通过水下机器人上安装的摄像机、照相机以及成像声呐等成像设备，直观地观察极地的水下世界。”李阳说。

　　李硕说：“本次将自主水下机器人应用于北极科考任务，让我们更加了解科学家们对于智能机器人技术的需求。科研团队将以此为起点，将技术创新与科学需求紧密衔接，不断优化和升级，为今后开展北极科考更大面积的探测作业提供更加智能的技术手段，助力科学家获得更多有价值的数据和信息。”

　　“探索4500”自主水下机器人回收过程中。中国科学院沈阳自动化研究所供图

　　功能先进

　　可达万米之深，可到几千公里之远，应用领域越来越广泛

　　早在20世纪70年代，一些国家就开始研发用于极地考察的无人水下机器人，目前已有多种类型，主要包括遥控式(有缆)和自主式(无缆)两种。

　　李阳介绍，我国从20世纪80年代开始进行水下机器人的研发，当时沈阳自动化研究所是主要的研发单位之一。“但极地科考水下机器人的飞跃发展主要是在近10多年，这期间我们先后研发出‘海极号ROV’‘北极ARV’和‘探索AUV’等水下机器人，参加了多次极地科考，都实现了成功应用。”

　　近年来，面向国家重大需求，沈阳自动化研究所一直致力于推动水下机器人的谱系化发展，如今从深度上已经实现了从水面到水下1.1万米全覆盖，航程上也实现了几公里到几千公里全覆盖。“我们团队主要还是侧重于无人水下机器人的研发与应用，目前我国无人水下机器人在主要功能和性能指标方面，都已经达到国际先进水平。”李阳说。

　　随着水下机器人谱系化发展，其应用领域也越来越广泛，面临的作业环境也越来越极端和复杂。李阳告诉记者，除了极地外，目前他们还在青藏高原的高原湖、太平洋的马里亚纳海沟持续开展科学考察。“这些都是非常极端和复杂的环境，对无人水下机器人的自主控制技术提出了很高的要求。我们需要在有限的空间搭载更多的传感器，这对总体的布局和电池的兼容性都提出了重大挑战。”

　　未来，世界自主水下机器人的发展将朝着更智能化的方向发展，具备更强的环境适应性和更强的协同作业能力。