自治无人水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV),AUV潜水深度大,无脐带缆,不需要载人,且占用空间小,其水下作业是在预先编设完成的程序下自行完成的,不需要人为干预,但需要自带可以提供能源的设备。AUV具有很强的实时性,在军事和经济上都有比较好的应用前景,已经成为许多国家的研究与开发的重心。

带缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle,ROV)。ROV分水面控制系统和水下机器人本体两部分,由脐带缆连接,并由其进行能源的供应与信息的交换,如图1。2所示。拥有灵活、动力足、下潜深、强续航力及适应性强等特点,被广泛用于深海水下的安装与维修及勘测等方面,已经成为水下作业极其重要的设备,特别是潜水工作人员与ROV的相互配合工作方式已被广泛应用。因此,对海洋水下作业的安全高效进行具有十分重要的意义。

图1。2 ROV系统框图

海洋工程产业是我国“十二五”的重要新兴产业之一,其所需的新型作业装备的研究与开发在提升我国海洋工程产业技术的创新能力方面具有非常重要的意义。而海洋工程中的大多数工程项目,包括FPSO及大型海上结构物水下部分的探测、平台导管架安装、海洋平台导管架安装检测及维修、海底电缆和输油管道铺设等都得依靠智能遥控式水下机器人(ROV)的配合。因为我国新型水下探测装备发展和海工产业的逐渐发展的需求,进行多功能模块化、运行稳定且能在复杂环境下工作的水下结构检测以及海底勘探ROV的研究与开发,可以拥有具有自主知识产权的核心技术,这对我国海洋工程产业的发展起到了强大的技术支撑作用。

1。2 国内外研究现状

 1。2。1 ROV的发展现状

1960年由美国研制了第一台ROV—“Curve1”,该水下机器人诞生六年后与有人潜水机器人配合,寻回了一颗丢失的氢弹,自此世界各国开始开展ROV的开发与研制[3]。

70年代以后,因为近海油气开发的需要,加上计算机技术和电子技术的应用,使得ROV的研究与开发取得了较快发展,小型的ROV可以小到几千克,大型的ROV可以大到几十吨,拥有几百种型号。美国研制的ROV-MAX Rover属于大型电驱水下机器人,重795公斤,可在3千米以内的水下负载90千克作业,强劲的水下推进器能够给机器人提供垂向34公斤、横向39公斤、纵向173公斤的推力,使其获得3节的航速,并且可以在2。5节海流中顶流作业[4]。在国外许多公司已将ROV商业化,提供零件、整机以及服务:美Seabotix公司的LVB,如图1。3所示,Videoray公司的PRO,俄Indel-Partner公司的GNOM,如图1。4所示是瑞典萨博海眼公司设计的Seaeye,都已形成成熟的系列化产品。

       

图1。3 美国的PRO 3E                  图1。4 瑞典的SEAEYE FALCON

大概1970年前后,中国开始对于ROV的研究,“海龙”号——上海交通大学自主研发的ROV,能够潜深3500米,净重3250公斤,3m×1。8m×1。8m的尺寸,由四个推进器提供动力可以实现快速的升沉与侧移,直航速度3。2节,横移速度2。5节,装配多台摄像机、照明灯、监视机、声纳以及机械手。国内还有其他的科研机构:哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室、中国科学院沈阳自动化研究所水下机器人技术研究室。

上海交通大学水下工程研究所作为国内最高水平的装备研究和深海技术机构之一。研究的对象主要包括水下作业装备和深海无人潜水器。曾牵头或者独立完成十余个水下装备和大型潜水器的研制,国内水下装备研制的多项纪录都是其创造的,成为我国水下装备的重要研制基地。论文网

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