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            我國深海水下自主機器人( AUV )的現狀研究

            發布日期:2022-01-26發布人:青島澎湃海洋探索技術有限公司點擊量:3391

            近年來,自主水下機器人 (autonomous underwater vehicle,AUV) 一直是水下機器人(unmannedunderwater vehicle,UUV) 領域的研究熱點已廣泛應用于海洋科學研究、海洋資源調查和海洋安全保障等領域.

            近年來,自主水下機器人 (autonomous underwater vehicle,AUV)  一直是水下機器人(unmannedunderwater vehicle,UUV) 領域的研究熱點已廣泛應用于海洋科學研究、海洋資源調查和海洋安全保障等領域.在國家和有關部門的支持下,中國深海 AUV 在技術上取得了重大突破,開展了大規模航空應用,在各種深海資源調查領域發揮了不可替代的作用. 本文簡要介紹了國外深海 AUV 研究現狀和應用成果,展望中國深海 AUV 未來發展趨勢。近年來,世界各國越來越重視水下機器人 (unmanned underwater vehicle,UUV) 的發展已廣泛應用于海洋科學研究、海洋工程作業和國防軍事領域.通常水下機器人可分為 自主水下機器人(autonomous underwater vehicle,AUV)、電纜遙控水下機器人 (remotely operated vehicle,ROV) 和自主/遙控水下機器人 (autonomous & remotely operated vehicle,ARV).

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            AUV 自帶能源獨立航行,可執行廣泛的探測任務,但操作時間、實時數據、操作能力有限; ROV 依靠臍帶電纜提供動力,水下作業時間長,實時數據和作業能力強,但作業范圍有限 [1];ARV是一種兼顧 AUV 和 ROV 混合水下機器人 [2],結合 AUV 和 ROV 的優點是自帶能源,通過光纖微纜實時傳輸數據,不僅可以實現大范圍的探測,還可以實現水下定點的精細觀測,還可以攜帶輕作業工具完成輕作業,是一種信息 AUV向作業型 AUV 發展過程中的新型水下機器人. 20世紀50年代 University of Washington 開發世界上第一臺 SUPV (self propelled underwaterresearch vehicles)以來,AUV 的發展經歷了60 多年的歷史. 20世紀 90年代末,隨著計算機技術的發展和電子技術的日益成熟,AUV 進入快速發展階段,一批有影響力的 AUV 在包括美國 在內的成功開發和應用ABE[3,4],英國 Autosub-1 [5],加拿大 Theseus中國的 探索者 號,中國和俄羅斯聯合開發的 CR-01”. 進入 21 世紀,AUV 技術進一步發展,商業化 AUV 不斷涌現,如美國 Hydroid 公司的 Bluefin 系列 AUV Kongsberg 公司的 REMUS 系列 AUV [9] 和 HUGIN系列 AUV [10],美國 Teledyne 公司的 Gavia 系列 AUV [11]標志著 AUV 進入大規模實際應用階段. 深海 AUV 沒有嚴格定義工作深度。本文涉及的深海 AUV 指潛深 4500 m 及以上的 AUV.


            一、國外AUV研究成果

            深海 AUV 技術一直是 AUV 近年來, 與 一起AUV 國際上深海技術的不斷進步AUV 數量也在逐漸增加. 深海 AUV 通常具有良好的流體形狀,如魚雷形、垂直扁平形等, 降低其航行阻力,提高其耐久性; 考慮到不同的檢測需求, 以單體、雙體和三體的形式布置載體; 可配備聲學、光學和海洋環境測量載荷, 可執行各種檢測任務.一批國外影響力的深海 AUV 在最近的海上作業中發揮了重要作用, 主要包括: Kongsberg 公司生產的 REMUS 6000 [9]、美國 Hydroid 公司開發的 Bluefin南安普頓國家海洋中心 (NOC) 研制的 Autosub 等等. 其中, REMUS 6000 和Bluefin-21 是世界上成熟的商業化 AUV, 前者在 2010年成功搜索了法航 447 發動機殘骸[9](圖片 1(a)), 后者參與了 2014 年馬航 MH370 搜索工作 (圖 1(b)). Autosub 6000 在印度洋熱液區也多次執行科學調查任務 (圖 1)(c)). 美國伍茲霍爾 (WHOI) 研究所開發的 SeaBed AUV [13](圖 1(d)) 和ABE [14, 15](e)) 均采用分體式結構布局, 海底地形測繪多次在洋中脊熱液區進行, 拍攝了大量照片. Sentry AUV 有一個垂直的扁平形狀, 配有一個旋轉推進器, 可以模塊化改變各種檢測載荷來執行不同的檢測任務 [16~19]


            二、中國深海AUV研究現狀

             自20世紀90年代初以來,中國一直圍繞深海資源探索和海底目標搜索的需求AUV 開發工作. 20世紀90年代中期, 中國科學院沈陽自動化研究所與國內相關單位成功開發了中國第一個 1 臺 1000米 探索者 AUV. 在此基礎上, 聯合國率先與俄羅斯合作,成功開發了中國第一 臺 6000 米級 CR-01” 以及“CR-二型深海 AUV, 其中 “CR-01 成功應用于太平洋多金屬結核病調查, 達到國際先進水平. 十二五 期間,在國家海洋局和中國科學院的大力支持下, 沈陽自動化研究所建立了 潛龍 系列深海 AUV AUV 兩個技術體系, 潛龍系列 AUV 主要用于深海資源勘查, 主要包括: 6000米級 潛龍一號、4500米級 潛龍二號 、潛龍三號; 探索 系列 AUV 主要用于海洋科學研究, 主要包括: 探索 100、探索 1000、探索4500、 探索 4500、 4500米深海 AUV, 主要用于冷泉區科學調查. 也 十二五 期間, 哈爾濱工程大學完成了 1000米級智水 -IV 天津大學完成了 2000米級海底勘測 AUV 研發[20].與淺水 AUV 動力下潛方式不同, 為節能, 中國深海 AUV 通過無動力下潛到海底。


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