水下機(jī)器人發(fā)展概述

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1、學(xué)科前沿講座水下機(jī)器人發(fā)展概述--船舶102趙書孝1005080224無人遙控潛水器，也稱水下機(jī)器人。一種工作于水下的極限作業(yè)機(jī)器人，能潛入水中代替人完成某些操作，又稱潛水器。水下環(huán)境惡劣危險(xiǎn)，人的潛水深度有限，所以水下機(jī)器人已成為開發(fā)海洋的重要工具。無人遙控潛水器主要有，有纜遙控潛水器和無纜遙控潛水器兩種，其中有纜避控潛水器又分為水中自航式、拖航式和能在海底結(jié)構(gòu)物上爬行式三種。特別是近10年來，無人遙控潛水器的發(fā)展是非?？斓?。從1953年第一艘無人遙控潛水器問世，到1974年的20年里，全世界共研制了20艘。特別是l974年以后，由于海洋油氣業(yè)的迅速發(fā)展，無人遙控潛水器也得到飛速發(fā)展。到

2、1981年，無人遙控潛水器發(fā)展到了400余艘，其中90%以上是直接；或間接為海洋石油開采業(yè)服務(wù)的。1988年，無人遙控潛水器又得到長(zhǎng)足發(fā)展，猛增到958艘，比1981年增加了110%。這個(gè)時(shí)期增加的潛水器多數(shù)為有纜遙控潛水器，大約為800艘上下，其中420余艘是直接為海上池氣開采用的。無人無纜潛水器的發(fā)展相對(duì)慢一些，只研制出26艘，其中工業(yè)用的儀8艘，其他的均用于軍事和科學(xué)研究。另外，載人和無人混合理潛水器在這個(gè)時(shí)期也得到發(fā)展，已經(jīng)研制出32艘，其中28艘用于工業(yè)服務(wù)。無人有纜潛水器研制與發(fā)展無人有纜潛水器的研制開始于70年代，80年代進(jìn)入了較快的發(fā)展時(shí)期。1987年，日本海事科學(xué)技術(shù)中心

3、研究成功深海無人遙控潛水器“海鲀3K”號(hào)，可下潛3300米。研制“海鲀3K”號(hào)的目的，是為了在載人潛水之前對(duì)預(yù)定潛水點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查而設(shè)計(jì)的，供專門從事深海研究的，同時(shí)，也可利用“海鲀3K”號(hào)進(jìn)行海底救護(hù)?！昂ｗ?K”號(hào)屬于有纜式潛水器，在設(shè)計(jì)上有前后、上下、左右三個(gè)方向各配置兩套動(dòng)力裝置，基本能滿足深海采集樣品的需要。1988年，該技術(shù)中心配合“深海6500”號(hào)載人潛水器進(jìn)行深海調(diào)查作業(yè)的需要，建造了萬米級(jí)無人遙控潛水器。這種潛水器由工作母船進(jìn)行控制操作，可以較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行深海調(diào)查。這種潛水器可望在1992年內(nèi)建成，總投資為40億日元。日本對(duì)于無人有纜潛水器的研制比較重視，不僅有近期的研究項(xiàng)目，

4、而且還有較大型的長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃。目前，日本正在實(shí)施一項(xiàng)包括開發(fā)先進(jìn)無人遙控潛水器的大型規(guī)劃。這種無人有纜潛水器系統(tǒng)在遙控作業(yè)、聲學(xué)影像、水下遙測(cè)全向推力器、海水傳動(dòng)系統(tǒng)、陶瓷應(yīng)用技術(shù)水下航行定位和控制等方面都要有新的開拓與突破。這項(xiàng)工作的直接目標(biāo)是有效地服務(wù)于200米以內(nèi)水深的油氣開采業(yè)，完全取代目前由潛水人員去完成的危險(xiǎn)水下作業(yè)。在無人有纜潛水技術(shù)方面，始終保持了明顯的超前發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)歐洲尤里卡計(jì)劃，英國(guó)、意大利將聯(lián)合研制無人遙控潛水器。這種潛水器性能優(yōu)良，能在6000米水深持續(xù)工作250小時(shí)，比現(xiàn)在正在使用的只能在水下4000米深度連續(xù)工作只有l(wèi)2小時(shí)的潛水器性能優(yōu)良的多。按照尤里卡EU

5、-191計(jì)劃還將建造兩艘無人遙控潛水器，一艘為有纜式潛水器，主要用于水下檢查維修；另一艘為無人無纜潛水器，主要用于水下測(cè)量。這項(xiàng)潛水工程計(jì)劃將由英國(guó)；意大利、丹麥等國(guó)家的l7個(gè)機(jī)構(gòu)參加。英國(guó)科學(xué)-10-學(xué)科前沿講座家研制的“小賈森”有纜潛水器有其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，它是采用計(jì)算機(jī)控制，并通過光纖溝通潛水器與母船之間的聯(lián)系。母船上裝有4臺(tái)專用計(jì)算機(jī)，分別用于處理海底照相機(jī)獲得的資料，處理監(jiān)控海彈環(huán)境變化的資料，處理海面環(huán)境變化的資料，處理由潛水器傳輸回來的其他有關(guān)技術(shù)資料等。母船將所有獲得的資料。經(jīng)過整理，通過微波發(fā)送到加利福尼亞太平洋格羅夫研究所的實(shí)驗(yàn)室，并貯存在資料庫里。無人有纜潛水器的發(fā)展

6、趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：一是水深普遍在6000米；二是操縱控制系統(tǒng)多采用大容量計(jì)算機(jī)，實(shí)施處理資料和進(jìn)行數(shù)字控制；三是潛水器上的機(jī)械手采用多功能，力反饋監(jiān)控系統(tǒng)：四是增加推進(jìn)器的數(shù)量與功率，以提高其頂流作業(yè)的能力和操縱性能。此外，還特別注意潛水器的小型化和提高其觀察能力。歷史發(fā)展1934年，美國(guó)研制出下潛934米的載人潛水器。1953年又研制出無人有纜遙控潛水器。其后的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段　　從1953年至1974年為第一階段，主要進(jìn)行潛水器的研制和早期的開發(fā)工作。先后研制出20多艘潛水器。其中美國(guó)的CURV系統(tǒng)在西班牙海成功地回收一枚氫彈，引起世界各國(guó)的重視。第二階段　　1975至1

7、985年是遙控潛水器大發(fā)展時(shí)期。海洋石油和天然氣開發(fā)的需要，推動(dòng)了潛水器理論和應(yīng)用的研究，潛水器的數(shù)量和種類都有顯著地增長(zhǎng)。載人潛水器和無人遙控潛水器（包括有纜遙控潛水器、水底爬行潛水器、拖航潛水器、無纜潛水器）在海洋調(diào)查、海洋石油開發(fā)、救撈等方面發(fā)揮了較大的作用。第三階段1985年，潛水器又進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。80年代以來,中國(guó)也開展了水下機(jī)器人的研究和開發(fā)，研制出“海人”1號(hào)(HR-1)水下機(jī)器人,成功地進(jìn)行水下實(shí)