水下機器人:聽令,向著蔚藍更藍處進發

2021-01-09 騰訊網

匆匆又夏

怕熱的孩子們

已經開始開啟「避暑模式」

空調泳池、冷飲冰棍、蒜味西瓜

你有沒有想過

如果機器人也能感受到四季

它們的夏天會是怎樣？

2021年中國主場

機器人主題會不會有大變化？

今天小坑就來聊聊機器人中的「潛水員」

水下機器人

水下機器人是什麼？

水下機器人是能在水中浮遊、具有視覺和感知系統、通過操控或自主操作的方式使用機械手及其其他水下作業，代替人或輔助人去完成某些水下作業的自動化裝置。依據其控制方式可分為：有纜遙控水下機器人 (ROV)、和無纜自主式水下機器人 (AUV)。

ROV 作業時間長、數據傳輸快速可靠，便於回收，但是活動範圍受限、電纜纏繞、過於依賴人的控制。而AUV活動範圍大、潛水深度深、但是成本高、設計難度大。

水下機器人的焦點問題

水下機器人相對普通機器人來說，最難解決的問題就是續航能力。同時在控制和信息處理系統中，圖像識別技術、知識庫系統，以及信息處理能力和精密導航定位的隨感能力等也有待提升。

目前大多數水下機器人運動控制方法的研究還都停留在仿真階段。

問：水下機器人在哪些領域大顯身手？(10分）

安全搜救

海上打撈、近海搜索

水下目標觀察，廢墟、坍塌礦井搜救

公安海關的走私物品檢測、水下證據搜索等

如馬航MH370搜救活動中，美國海軍就曾派遣水下機器人利用電子傳感器進行海底搜索。

雖然至今成謎...

管道檢查

可用於檢查

供水管、下水管、排汙管、排澇管

輸油管、輸氣管、跨江管、跨海管

船舶河道海洋石油

船體檢修、航道排障、港口作業

碼頭維護、鑽井檢修、海洋石油

能源產業

核電站檢查、水電站、水利大壩檢修等

2017年，日本東京電力公司正式向福島核電站投放水下機器人「小太陽魚」，用於調查廢墟內的結構毀壞情況。由於地面輻射強烈，陸上機器人先後在進入廢墟後失聯，而藉助「小太陽魚」傳輸的影視資料，人們成功探測到福島三號核反應堆內部。

科研教學

水下環境檢測、水下生物觀察

水下考古文物、水下沉船考察

漁業等

深水漁業養殖、人工漁礁調查

目前市場對水下機器人的需求分觀察探測型和作業型兩種。觀察型需配備有水下電視和照相設備，針對特定目標進行定期觀察和檢查。作業型則針對不同的要求，配備聲吶、海底繪圖等設備和各種機械手，進行簡單的水下作業。

問：這麼多應用領域，哪個最重要？（10分）

海洋資源開發

佔地球表面積71%的海洋是是一個富饒而遠未得到開發的資源寶庫。21 世紀正面臨著人口膨脹、資源枯竭、生態惡化。要維持自身的生存、繁衍和發展，就必須充分利用海洋資源，這是無可迴避的抉擇。

未來戰爭

作為無人武器系統重要組成部分，水下機器人能夠以水面艦船或潛艇為基地，在數十或數百裡的水下空間完成環境探測、目標識別、情報收集，大大地擴展了海軍作戰空間。

尤其是自主航行的水下機器人，它們能夠更安全地進入敵方控制的危險區域，能夠以自主方式在戰區停留較長的時間，是一種效果明顯的兵力倍增器。

目前各國重點研究的應用包括：水雷對抗、反潛戰、情報收集、監視偵察、目標探測和環境數據收集等。

不願打，但也不怕打，必要時不得不打

看到這，請嘗試歸納水下機器人的優缺點 (5分)

優點

可在高危險環境、汙染環境以及零可見度的水域代替人工長時間作業。通過配備聲吶系統、攝像機、照明燈和機械臂等裝置，實現實時視頻、聲吶傳圖，機械臂抓取物體等。

缺點

水聲傳感器普遍存在精度較差、跳變頻繁的缺點，因此水下機器人運動控制系統中，濾波技術顯得極為重要。

水下機器人的發展趨勢

1.向遠程發展

阻礙智能水下機器人向遠程發展的技術障礙有三個：能源、遠程導航和實時通信。

目前正在研究的各種可利用的能源系統包括一次電池、二次電池、燃料電池、熱機及核能源。而開發利用太陽能的自主水下機器人是引人注目的新進展。

2.向深海發展

6000米以上水深的海洋面積佔海洋總面積的97％。因此許多國家把發展6000水深技術作為一個目標。

目前，美、日、俄等國都先後研製了6000米級的UUV。美國伍茲霍爾海洋研究所研製成一種深海探測潛器「ABE」，可在水深6000米的海底停留一年。日本於1993年研製成工作水深為11000米的深海無人潛器「海溝號」。

3.向智能型發展

增加水下機器人行為的智能水平一直是各國科學家的努力目標，但是目前的人工智慧技術不能滿足水下機器人智能增長的需要。

因此需要將人的智力引入到水下機器人中來，這就是監控型水下機器人的思想。不完全依賴於機器的智能，更多地依賴傳感器和人的智能，研發基於傳感器的先進水下機器人

然鵝ROBOCON還沒有過夏日主題

畢竟我們的比賽場地就那麼大

如果真的要做水下機器人

那場景可能就是

~~你像只魚兒在我的荷塘~~

畢竟咱們也不能讓隊員們跳進水裡去重試

感冒了怎麼辦？

分分鐘抓去核酸檢測

熱心的小坑帶來了

一些水下機器人的比賽

有興趣的坑友可以深入了解

（但是不許不愛小坑了）

01全國水下機器人大賽

02國際水中機器人大賽

文獻參考：

深度解析：國內水下機器人現狀及未來發展方向

策劃丨全國大學生機器人大賽組委會

文案丨碧荷葉

編輯丨碧荷葉

審核丨澀果子

戰略合作夥伴

點亮在看吧~

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