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智能水下機器人作用大 隨著應用領域拓展而進步
2021年05月31日 09:27:21
來源：儀表網 點擊量：6665
近日，南通大學電氣工程學院學生言淳愷團隊自主研發了“智能水下自主檢修機器人”，該機器人可應用于船舶、海上風電樁基礎的水下維護維修，他們力圖改變海工行業內缺少全自主水下維護維修機器人的現狀。
【化工儀器網 時事熱點】近日，南通大學電氣工程學院學生言淳愷團隊自主研發了“智能水下自主檢修機器人”，該機器人可應用于船舶、海上風電樁基礎的水下維護維修，他們力圖改變海工行業內缺少全自主水下維護維修機器人的現狀。
業內對于水下結構件檢修的主流方案仍為人工作業，該方案存在特種作業人員缺口大、水下持續作業效率低、人身安全得不到保障等缺點。雖然此前業內也采用過機器人對水下結構件巡檢，但不能實現檢修作業的全流程覆蓋，不能有效解決水下結構件的檢修問題。因此，進一步提升船舶、海上風電等海工裝備運維的自動化與智能化程度，是產業急需解決的關鍵問題。
水下機器人蘊含的技術
1.智能控制技術
智能控制技術提高了水下機器人的自主性，在復雜的海洋環境中完成各種任務，因此研究水下機器人控制系統的軟件體系、硬件體系和控制技術十分重要。智能控制技術的體系結構是人工智能技術、各種控制技術在內的集成，相當于人的大腦和神經系統。軟件體系是水下機器人總體集成和系統調度，直接影響智能水平，它涉及到基礎模塊的選取、模塊之間的關系、數據(信息)與控制流、通訊接口協議、全局性信息資源的管理及總體調度機構。
體系結構的目標與水下機器人的研究任務應是一致的，也是提高智能水平(自主性和適應性)的關鍵技術之一。不斷改進和完善體系結構，加強對未來的預報預測能力，使系統更具有前瞻性和自主學習能力。
2.水下目標探測與識別技術
目前，水下機器人用于水下目標探測與識別的設備僅限于合成孔徑聲納、前視聲納和三維成像聲納等水聲設備。
3.水下導航技術
用于自主式水下機器人的導航系統有多種，如慣性導航系統、重力導航系統、海底地形導航系統、地磁場導航系統、引力導航系統、長基線、短基線和光纖陀螺與多普勒計程儀組成推算系統等，由于價格和技術等原因，目前被普遍看好的是光纖陀螺與多普勒計程儀組成推算系統，該系統無論從價格上、尺度上和精度上都能滿足水下機器人的使用要求，國內外都在加大力度研制。
水下機器人的應用場景
隨著機械智能化技術的逐漸進步，機器人發展成為了人類工作過程中的得力助手，水下機器人因此受到廣泛關注。水下機器人是一種工作于水下極限工作的機器人，由于水下環境惡劣、復雜，人類在進行水下作業時需要面臨較大的危險性，且人類潛水深度也較為有限，在這樣的情況下，水下機器人成為了輔助水下作業的重要工具。
伴隨著科技的不斷進步，水下機器人應用功能也逐步完善，現如今我國水下機器人已應用于各種場景，幫助工作人員解決難題。其應用領域大概可分為以下幾種：用于水下基陣協助安裝或拆卸過程、水下廢墟或坍塌礦井搜救等項目、海上救助和近海搜索；用于水環境、水下生物的觀測、研究和教學，并且通過海洋考察、冰下考察觀測地質情況；用于船體、水下錨、推進器、船底檢測等，保障出海人員的安全；碼頭及碼頭樁基、橋梁、大壩水下部分檢查，幫助出海人員順利返回岸邊；用于對核電站反應器和管道進行檢查，對探測到的異物進行取出；其次對水電站船閘、水電大壩、水庫堤壩等進行檢修。
由于水下工作的危險性、水底環境的不確定性、水域工作的長時間性導致水下工作面臨很大困難，所以水下機器人的應用對相關工作人員來說減輕了工作壓力，避免了安全隱患。而水下機器人工作時配備了攝像機、照明燈和機器臂等裝置，能夠提供實時信息，確保工作人員信息準確。相對而言，由于水下工作環境復雜，水聲干擾較大，所以水下機器人的傳感器普遍存在著誤差現象，此誤差是我們現在所面臨的難關。
水下機器人向遠程、智能化、深海方向發展
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。太陽能自主水下機器人需要浮到水面給機載能源系統充電,而這種可利用的能源又是無限的。
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。但由于目前的人工智能技術還不能滿足水下機器人智能水平增長的需要，因此，一方面,不能完全依賴于機器的智能,還需更多依賴傳感器和人的智能,打造監控型水下機器人。另一方面,發展多機器人協同控制技術,也是未來自主水下機器人的重要發展方向。
智能水下自主檢修機器人集水下目標自動識別、表面清理、無損探傷與濕法焊接等多功能于一體，解決了機器人水下自主作業中的關鍵問題，一定程度上降低了人工作業的成本和風險。為海上風電、船舶等海洋工程設備的水下結構件的高效穩定運行提供了基礎。
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