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智能水下機(jī)器人作用大 隨著應(yīng)用領(lǐng)域拓展而進(jìn)步
2021年05月31日 09:27:21 來源：儀表網(wǎng) 點(diǎn)擊量：6697

近日，南通大學(xué)電氣工程學(xué)院學(xué)生言淳愷團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了“智能水下自主檢修機(jī)器人”，該機(jī)器人可應(yīng)用于船舶、海上風(fēng)電樁基礎(chǔ)的水下維護(hù)維修，他們力圖改變海工行業(yè)內(nèi)缺少全自主水下維護(hù)維修機(jī)器人的現(xiàn)狀。

　　【化工儀器網(wǎng) 時(shí)事熱點(diǎn)】近日，南通大學(xué)電氣工程學(xué)院學(xué)生言淳愷團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了“智能水下自主檢修機(jī)器人”，該機(jī)器人可應(yīng)用于船舶、海上風(fēng)電樁基礎(chǔ)的水下維護(hù)維修，他們力圖改變海工行業(yè)內(nèi)缺少全自主水下維護(hù)維修機(jī)器人的現(xiàn)狀。
 
　　業(yè)內(nèi)對(duì)于水下結(jié)構(gòu)件檢修的主流方案仍為人工作業(yè)，該方案存在特種作業(yè)人員缺口大、水下持續(xù)作業(yè)效率低、人身安全得不到保障等缺點(diǎn)。雖然此前業(yè)內(nèi)也采用過機(jī)器人對(duì)水下結(jié)構(gòu)件巡檢，但不能實(shí)現(xiàn)檢修作業(yè)的全流程覆蓋，不能有效解決水下結(jié)構(gòu)件的檢修問題。因此，進(jìn)一步提升船舶、海上風(fēng)電等海工裝備運(yùn)維的自動(dòng)化與智能化程度，是產(chǎn)業(yè)急需解決的關(guān)鍵問題。
 
　　水下機(jī)器人蘊(yùn)含的技術(shù)
 
　　1.智能控制技術(shù)
 
　　智能控制技術(shù)提高了水下機(jī)器人的自主性，在復(fù)雜的海洋環(huán)境中完成各種任務(wù)，因此研究水下機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件體系、硬件體系和控制技術(shù)十分重要。智能控制技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)是人工智能技術(shù)、各種控制技術(shù)在內(nèi)的集成，相當(dāng)于人的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。軟件體系是水下機(jī)器人總體集成和系統(tǒng)調(diào)度，直接影響智能水平，它涉及到基礎(chǔ)模塊的選取、模塊之間的關(guān)系、數(shù)據(jù)(信息)與控制流、通訊接口協(xié)議、全局性信息資源的管理及總體調(diào)度機(jī)構(gòu)。
 
　　體系結(jié)構(gòu)的目標(biāo)與水下機(jī)器人的研究任務(wù)應(yīng)是一致的，也是提高智能水平(自主性和適應(yīng)性)的關(guān)鍵技術(shù)之一。不斷改進(jìn)和完善體系結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)對(duì)未來的預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)能力，使系統(tǒng)更具有前瞻性和自主學(xué)習(xí)能力。
 
　　2.水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)
 
　　目前，水下機(jī)器人用于水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別的設(shè)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(shè)備。
 
　　3.水下導(dǎo)航技術(shù)
 
　　用于自主式水下機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)有多種，如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、重力導(dǎo)航系統(tǒng)、海底地形導(dǎo)航系統(tǒng)、地磁場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)、引力導(dǎo)航系統(tǒng)、長(zhǎng)基線、短基線和光纖陀螺與多普勒計(jì)程儀組成推算系統(tǒng)等，由于價(jià)格和技術(shù)等原因，目前被普遍看好的是光纖陀螺與多普勒計(jì)程儀組成推算系統(tǒng)，該系統(tǒng)無論從價(jià)格上、尺度上和精度上都能滿足水下機(jī)器人的使用要求，國(guó)內(nèi)外都在加大力度研制。
 
　　水下機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景
 
　　隨著機(jī)械智能化技術(shù)的逐漸進(jìn)步，機(jī)器人發(fā)展成為了人類工作過程中的得力助手，水下機(jī)器人因此受到廣泛關(guān)注。水下機(jī)器人是一種工作于水下極限工作的機(jī)器人，由于水下環(huán)境惡劣、復(fù)雜，人類在進(jìn)行水下作業(yè)時(shí)需要面臨較大的危險(xiǎn)性，且人類潛水深度也較為有限，在這樣的情況下，水下機(jī)器人成為了輔助水下作業(yè)的重要工具。
 
　　伴隨著科技的不斷進(jìn)步，水下機(jī)器人應(yīng)用功能也逐步完善，現(xiàn)如今我國(guó)水下機(jī)器人已應(yīng)用于各種場(chǎng)景，幫助工作人員解決難題。其應(yīng)用領(lǐng)域大概可分為以下幾種：用于水下基陣協(xié)助安裝或拆卸過程、水下廢墟或坍塌礦井搜救等項(xiàng)目、海上救助和近海搜索；用于水環(huán)境、水下生物的觀測(cè)、研究和教學(xué)，并且通過海洋考察、冰下考察觀測(cè)地質(zhì)情況；用于船體、水下錨、推進(jìn)器、船底檢測(cè)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(duì)核電站反應(yīng)器和管道進(jìn)行檢查，對(duì)探測(cè)到的異物進(jìn)行取出；其次對(duì)水電站船閘、水電大壩、水庫(kù)堤壩等進(jìn)行檢修。
 
　　由于水下工作的危險(xiǎn)性、水底環(huán)境的不確定性、水域工作的長(zhǎng)時(shí)間性導(dǎo)致水下工作面臨很大困難，所以水下機(jī)器人的應(yīng)用對(duì)相關(guān)工作人員來說減輕了工作壓力，避免了安全隱患。而水下機(jī)器人工作時(shí)配備了攝像機(jī)、照明燈和機(jī)器臂等裝置，能夠提供實(shí)時(shí)信息，確保工作人員信息準(zhǔn)確。相對(duì)而言，由于水下工作環(huán)境復(fù)雜，水聲干擾較大，所以水下機(jī)器人的傳感器普遍存在著誤差現(xiàn)象，此誤差是我們現(xiàn)在所面臨的難關(guān)。
 
　　水下機(jī)器人向遠(yuǎn)程、智能化、深海方向發(fā)展
 
　　智能水下機(jī)器人向遠(yuǎn)程發(fā)展的技術(shù)障礙有三個(gè):能源、遠(yuǎn)程導(dǎo)航和實(shí)時(shí)通信。目前正在研究的各種可利用的能源系統(tǒng),包括一次電池、二次電池、燃料電池、熱機(jī)及核能源。太陽(yáng)能自主水下機(jī)器人需要浮到水面給機(jī)載能源系統(tǒng)充電,而這種可利用的能源又是無限的。
 
　　增加水下機(jī)器人行為的智能水平，一直是各國(guó)科學(xué)家的努力目標(biāo)。但由于目前的人工智能技術(shù)還不能滿足水下機(jī)器人智能水平增長(zhǎng)的需要，因此，一方面,不能完全依賴于機(jī)器的智能,還需更多依賴傳感器和人的智能,打造監(jiān)控型水下機(jī)器人。另一方面,發(fā)展多機(jī)器人協(xié)同控制技術(shù),也是未來自主水下機(jī)器人的重要發(fā)展方向。
 
　　智能水下自主檢修機(jī)器人集水下目標(biāo)自動(dòng)識(shí)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(jī)器人水下自主作業(yè)中的關(guān)鍵問題，一定程度上降低了人工作業(yè)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。為海上風(fēng)電、船舶等海洋工程設(shè)備的水下結(jié)構(gòu)件的高效穩(wěn)定運(yùn)行提供了基礎(chǔ)。
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