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[其他主题] 中国水下机器人专题

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zhh894217 发表于 2018-1-24 21:22 | 显示全部楼层
中科院自动化所仿生机器鱼团队:子非鱼焉知鱼之乐



牟克雄(左四)和谭民(右三)的机器仿生鱼团队参加国家科学技术奖励大会

看到一条鱼,大多数人想到的是各种鱼类美食,然而对中科院自动化所仿生机器鱼团队成员来说,他们想到的是怎样改进算法,让机器更加具有生物属性。日前,该团队完成的项目“仿生机器鱼高效与高机动控制的理论与方法”获得了2017年度国家自然科学奖二等奖。

■本报记者 沈春蕾 彭科峰

在中国科学院自动化所有这样一个团队,他们潜心研究鱼的游泳方式,力图做出活灵活现的仿生机器鱼。他们眼里所看到的鱼跟普通人看到的不一样,“我们看见鱼尾鳍的一摆一动,想到的是如何能进一步改进控制算法,在仿生机器鱼身上更完美地实现鱼类的波动推进方式”。

日前,这支团队完成的项目“仿生机器鱼高效与高机动控制的理论与方法”获得2017年度国家自然科学奖二等奖,团队主要成员有谭民、侯增广、喻俊志、程龙、王硕等研究员。该团队自2000年起开始协同攻关,从事仿生机器鱼控制方面的研究工作,成员先后获得国家自然基金创新群体、杰出青年基金和优秀青年基金的资助。

1月12日,自动化所组织召开了获奖团队经验座谈会。会上自动化所党委书记、副所长牟克雄代表研究所送上了对团队的祝贺,并点出团队的文化之魂:“做科研要有品位。”他还指出,在团队获得荣誉的背后是近20年的辛苦付出,谭民作为带头人不仅作出了成果,还培养了人才。

智能算法跟踪模仿

早在2001年,谭民与北京航空航天大学教授王田苗进行交流时谈到,是否可以将自动化所的智能控制算法应用于工业设计中。一番交流后受到启发,谭民带领团队开始了仿生机器鱼的研究。他告诉《中国科学报》记者:“2001年算是仿生机器鱼研究的探索起步阶段,这一时期主要是对鱼类的跟踪模仿。”

到2003年前后,仿生机器鱼团队的研究进入到一个新的阶段——三维仿生运动阶段。为了提高任务的环境适应性,需要机器鱼具有水中的三维运动能力,也就是需要机器鱼除了推进外还要能够上浮下潜,甚至维持某一深度。

为此,仿生机器鱼团队在已有多关节仿生机器鱼的基础上,总结设计了一种新型机器鱼,基于改变胸鳍攻角法,完成仿生机器鱼的俯仰和浮潜运动,“我们设计的机器鱼可同时实现俯仰和浮潜,响应迅速,动态特性好。”谭民说。

2004年,仿生机器鱼团队提出一种基于重心改变法的仿生机器鱼俯仰姿态与深度控制方法,用于实现机器鱼水中的浮潜运动。谭民介绍,这种方法利用一种可调整位置的配重块结构,以改变机器鱼的重心位置,进而实现机器鱼俯仰姿态的调节。

2005年后,仿生机器鱼团队开始了仿生机器鱼转身、快速起动、运动中变速和转向、倒游、定深、制动等高机动控制研究。

经过十多年的攻坚,仿生机器鱼团队在对鱼类深入观察的基础上,结合仿生学、机器人学、材料学、机械学和智能控制,深入探讨了鱼类游动的机制,已实现利用多模式控制技术将多种性能集成到高性能机器鱼平台。

目前,团队所研制出的多仿生机器鱼群体协作与控制仿生机器鱼,是参照鱼类游动的推进机理,利用机械、电子元器件和智能材料实现水下推进的运动装置,在国际仿生机器鱼领域占有重要的一席之地。

从鱼身上寻找灵感

鱼类作为自然界最早出现的脊椎动物,经过亿万年的自然选择,进化出了非凡的水中运动能力,其游泳技巧远高出人类现有的航海技术。谭民指出:“和普通的水下推进器相比,鱼类的游动具有高效率、高机动性、低扰动的运动特点和对复杂生存环境的高度适应性等特点。”

为了适应新的需要,国内外科学家都在探索不同于螺旋桨推进的其他高效率、机动灵活的水下推进方式。王硕介绍说,仿生机器鱼作为鱼类推进机理和机器人技术的结合点,为研制新型的水下航行器提供了一种新思路,其具有重要的研究价值和应用前景,可用于狭窄或危险水下环境中的监测、军事侦察、水下救捞、水下考古、海洋生物观察、水下设备检修等工作。

如今,仿生机器鱼系统的研究在理论和应用等方面已开展了很多工作,仿生机器鱼团队的研究表明波动推进方式具有很多独特的优势。谭民说:“波动推进是一种不同于螺旋桨的推动方式,这种深藏在自然界的力量值得我们投注心力,潜心研究,将为水下航行提供一种新的前行力量。”

这些年来,一些发达国家很重视仿生机器鱼的研究,其中日本三菱重工研发出的用于观赏的机器鱼,市场售价达到每条1000美元。

自动化所一直在国内信息与自动化领域默默耕耘,前期已有了较好的技术积累。仿生机器鱼团队在此基础上,将智能算法与仿生学等其他学科知识进行融合,从鱼身上寻找灵感,开辟了仿生机器鱼研究方向,并在已有的研究基础上对减阻、减重、动力、算法等诸多方面进行技术攻关,提出更多创新性的理论成果。

潜心研究鱼跃动作

通过与仿生机器鱼团队的交流,记者发现团队成员较为善于“观察”。举个例子,团队源于对真实鱼类C形起动过程的细致观察,提出了“基于虚拟C形管道的动态轨迹法”来实现仿鱼高机动运动。

关于这个轨迹法,谭民向《中国科学报》记者作了一个形象解释,鱼类在转弯过程中,头部通过某一点之后,身体的其他部位也会通过相应点,只是还需要进一步确认。

仿生机器鱼团队成员周超于2003年进入到研究所攻读博士学位,谭民是他的导师,毕业后他又留在了仿生机器鱼团队继续进行仿生鱼的研究工作。他也提出了一些困难:“电池续航和水下讯通是仿生机器鱼的主要技术难点,为此我们求助了相关领域的专家,虽然有些问题仍未解决,但由于这是新领域,已经作好长期攻关的准备。”

这些年来,仿生机器鱼团队接待了数不清的来访者,也面临着各种各样的考验。曾有人提出:“你们做仿生机器鱼是自娱自乐吗?”面对这样的质疑,团队用行动给出了回应。

2016年,受青海省玉树市政府和水利局邀请,团队成员喻俊志等人,携带自主研发的两条仿生机器海豚在玉树禅古水库开展野外水质监测验证试验。

喻俊志说:“在所有能够跃水的水生动物中,海豚采用背腹式推进,即在竖直面内上下拍动尾鳍,能够得到更佳的俯仰机动能力,更适于在水面附近做上下翻飞的动作,具有比其他鱼类更小的跃水门限速度。”

喻俊志一直潜心于观察海豚的各种动作,着手研制可以跃出水面的机器海豚,并在国际上首次实现了机器海豚的跃水:机器海豚身体完全跃出水面,并完整复现“出水——空中滑行——再入水”这一生物跃动过程。

团队在相关的应用领域也进行了前瞻布局。谭民欣喜地透露,通过实地完成机器海豚布放、性能测试和回收试验,最终验证了研究结果,预示着距离应用又近了一步。



《中国科学报》 (2018-01-22 第6版 院所)
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/1/400705.shtm
zhh894217 发表于 2018-3-7 10:34 | 显示全部楼层
铸“孤胆英雄”勇闯深海
——西北工业大学“自主水下航行器”团队砥砺创新纪实
王 霞


    地球表面71%的面积被大海覆盖,一望无际的海面下蕴藏着一个丰富多彩的世界。
    大海是人类家园的一部分,但人类对深海的了解还不及对月球表面的了解。对海洋认识的欠缺很大程度上归咎于测量手段的不足,海洋辽阔而深邃,且常有惊涛骇浪,卫星只能观测到大海表面,而从船舶上吊放仪器测量海水的传统方式效率低、耗费高,船员和科学家既辛苦又历险。因此,让机器人代替人下海,一直是海洋科研工作者奋斗的目标。
    经过几十年的艰辛历程,自主水下航行器——从少量研制到成熟运行,已逐渐成为探索海洋的一支生力军。自主水下航行器不拖带电缆,投放入水后即自主航行,勇往直前,好似一个孤胆英雄。
    西北工业大学“自主水下航行器”团队作为国家首批“国家级教学团队”、首批“国防科技创新团队”“长江学者和创新团队发展计划”创新团队、“全国教育系统先进集体”,创建近20年来,精心育人,潜心科研,在创新型人才培养和新型水中兵器、新概念水下航行器基础研究、核心技术攻关、型号研制等方面做出了卓著业绩。
    至诚报国 道德文章皆楷模
    无垠的海疆,波光粼粼,壮观浩瀚,神秘悠远。每每做完海试,“自主水下航行器”团队成员总爱遥望着眼前那海天一色的壮丽,一种甘愿为祖国奉献的情怀,禁不住在胸中荡漾……他们觉得,自己的人生已经与之交融,再也无法分离。
    “自主水下航行器”团队是由贷款搞科研起步的。他们聚焦我国海洋军事斗争之急需,在没有资金支持、没有实验条件的情况下,以破釜沉舟的勇气和对科技发展前沿的锐敏性,贷款160万元,开始新型自主水下航行器的先期研究。经过无数次冲关破隘,在国内没有先例的短时间内通过国家定型并批量生产装备部队。该项目使我国的自主水下航行器精度提高4倍以上,功能提高近3倍,达到国际先进水平。
    项目研究过程中,团队成员们付出了无与伦比的艰辛和心血。同时也历练出志存高远、团结和谐、甘于奉献的坚强团队。受团队精神的同化和凝聚,人人胸怀理想、心有大我,努力践行“四有好老师”的指示精神,在教学科研活动中默契配合,昂扬奋进。正是有了这样的精神熏陶,团队人才辈出,有的成为中国工程院院士,有的成长为国家教学名师、长江学者特聘教授、国家“青年拔尖人才”等等。团队先后被授予首批“国防科技创新团队”“长江学者和创新团队发展计划”创新团队,并荣获“国防科技创新团队奖”。
    立德树人 教书育人著华章
    “自主水下航行器”团队其前身是中国工程院院士徐德民教授牵头组建的一支仅有6人的团队,经过十几年的发展,现有教师20多名,博士、硕士100多人,已经成为集教学、科研、人才培养等为一体的高水平科技创新团队,为我国军民两用海洋装备建设和创新型人才培养作出了重大贡献。
    团队坚持“以学生为根、学术为魂、科技创新为核心”的理念,构建了结合科学研究和学科建设培养创新型人才的人才培养体系,获国家教学优秀成果一等奖。团队组建的“鱼雷技术”教学团队被评为首批国家级教学团队,建设的《鱼雷技术基础》课程被评为首批国家精品课程。
    团队成员坚持为本科生、研究生授课,编写教材,指导学生参加全国科技创新竞赛,在教学活动中始终坚持教书与育人结合、传授知识与培养能力结合、教学与科研结合、理论与实际结合,获省部级教学优秀成果特等奖1项、二等奖4项。出版教材专著16部,获全国优秀教材一等奖1项。团队所指导的本科生班被授予全国“先进班集体”称号,2名博士生获全国优秀博士学位论文,所指导的学生在水下航行器国际挑战赛、全国挑战杯、全国海洋航行器大赛等竞赛中获金奖、银奖50余项。
    冲关破隘 开启航海新天地
    “自主水下航行器”团队以国家急需为牵引,先后在国内率先提出多型新型自主水下航行器的概念与技术方案,突破10余项核心技术,作为总师和第一副总师单位完成3个重点型号的研制任务,均已批量生产装备部队,实现了我国水中兵器技术的跨越式发展,研究成果先后获国家科技进步二等奖2项、国家技术发明二等奖1项,党和国家领导人先后亲临研制现场视察指导,对研制成果和军事意义给予高度评价。
    水下航行器平台集传感、导航、自动控制、通信、能源、推进等技术于一体,是近二十年来国际海洋工程技术发展的最杰出代表。其中小型自主航行系统近年来已成为环境观测和水下资源探查的重要工具。区域环境的动态变化对于特殊气候形成、灾害条件产生、污染起因、生物习性变迁以及实时战区警戒有着极其重要的影响。
    传统观测系统多采用固定于海底或者浮标的设置,不具备实时监视、在线重构、错误检测等功能,数据存贮能力也有限,很难构成区域性、多变性、实时性环境观测所要求的具备宽覆盖、人机交互及快变跟踪能力的测量技术平台。以小型自主移动节点为主的水下传感器网络代表着新一代海洋环境观测技术发展方向,近十年来在美欧得到迅猛发展。
    团队在承担多项国家工程型号研制任务的同时,重视基础研究,努力解决国家海洋工程领域重大战略需求的一些科学问题。如为了实现水下航行器长时间抗污染及减阻技术的工程化应用,他们对仿生疏水/超疏水表面水下减阻机理及特性进行深入研究,创建了利用仿生结构构筑无限边界气环,实现水下气膜层高效稳定封存的技术,取得显著减阻效果,为解决目前仿生超疏水材料减阻失效问题提供了新的技术途径,研究成果在《Science Advances》期刊发表后,受到学者的高度评价。
    融合共享 成果转化结硕果
    2016年,由西北工业大学和西安天和防务技术股份有限公司共同实施的国家863计划海洋技术领域重大项目“深海潜水器技术与装备”子课题“50公斤级便携式自主水下航行器工程化技术”在北京顺利通过科技部验收,标志着我国在微小型水下航行器方面成功突破国外技术封锁,拥有了具有完全知识产权的工程化产品,并首次形成了产业化能力。
    “50公斤级便携式自主水下航行器工程化技术”是一个集技术研究、设备研制与产业化推广相结合的课题,“自主水下航行器”团队负责组织技术研究、研制和试验工作;由天和防务负责总体组织、产业化和市场应用推广。在开展技术研究的同时,团队和天和防务一起积极进行示范性应用和产业化推广,目前已形成了微小型水下航行器技术研发团队,建设了专业化的生产加工和实验条件,具备了小批量生产能力。另外,国内首次向全国高校系统推出“中国无影”科教版产品,有力地促进了我国微小型水下航行器的技术推广和产业化。
    “50公斤级便携式自主水下航行器”的研制为我国海洋探测、开发和防卫提供了重要装备,走出了一条军民融合加速科技成果转化的创新之路。
    实际上,“自主水下航行器”团队高度重视做好成果转化工作。团队还积极探索和推进校企合作模式,与中船重工集团昆明船舶设备集团公司联合成立了昆明海威机电技术研究所,共同承担我国第一型远程自主水下航行器的研制任务,学校作为总师单位,负责水下航行器的设计研究,昆船公司进行工程实现,双方的优势得到了充分发挥,使项目以比预期快得多的速度完成国家定型和批量生产,受到了上级机关的高度赞誉。更重要的是,为昆船公司锻炼了一批水下航行器研发的技术人才,极大提升了公司的竞争力。
    除此以外,团队创建了工信部“水下自主作战平台协同创新中心”,形成了水下自主作战平台技术研发国家队,实现了微小型水下航行器产业化,培养了一批水下航行器的研发人才。
    凝练共识 逐梦路上续新章
    经过近二十年的发展,西北工业大学“自主水下航行器”团队取得了足以傲人的诸多科技成就,除产生了院士、国家教学名师等外,还成长出诸如军委科技领域专家、主题首席科学家,国务院兵器科学与技术学科评议组召集人,总装备部水中兵器专业组成员、海军水中兵器专家组专家、国家军口863—809责任专家等一批国家级专家,可谓科技成果和人才培养双丰收。
    团队决心进一步做大做强,近期再吸引、培养10名左右的青年才俊,依托“武器系统与运用工程”国家重点学科,“水下信息与控制”等国家级重点实验室,在长航程高精度水下航行器、新型隐身水下滑翔机、仿生水下航行器等前瞻性研究方面取得新突破。
http://digitalpaper.stdaily.com/ ... t_389726.htm?div=-1
zhh894217 发表于 2018-3-7 10:36 | 显示全部楼层
深海科考:让中国深度直抵万米
本报记者 陈 瑜

    十三届全国人大一次会议3月5日开幕,国务院总理李克强在政府工作报告中回顾5年“成绩单”时提到,深海探测等重大创新成果不断涌现。
    深海蕴藏着丰富的资源,是人类未来发展的蓝色空间,是国家和民族长远发展的战略新疆域。
    深海中也有许多未知的奥秘。例如在阳光无法抵达的万米深渊仍有生命存在,是怎样的环境孕育了深海生命体?它们与环境之间如何进行物质能量交换?深海热液体系如何孕育独特的矿产资源和生物资源?
    2018年,中科院将执行第三次深渊科考,4500米载人潜水器“深海勇士”号将开始试验性运行,一场场“大戏”即将在深海“舞台”上演。
    三探海沟
    “海翼”“海斗”有望再建新功
    全球深度大于6000米的海沟共有37条,这些海沟所在的区域被称作海斗深渊,简称深渊。它们是迄今全球海洋中人类知之极少却又很难企及的地方。其中包括马里亚纳海沟在内的9条最深的海沟分布在西太平洋,它们中的5条深度超过万米。这些海沟仅占全球海底总面积的1%,却代表了45%的最深海洋区域。
    2016年,由中科院深渊科考队执行的首次深渊科考,开启了我国深海探索的全新航程。今年中科院将启动第三次万米深渊科考。
    深海装备是深海大洋调查的有力保障,也是推动我国深渊科学研究发展、建立我国海斗深渊科学研究体系的基本能力。
    2017年,在中科院第二次深渊科考任务中,“海翼”号在马里亚纳海沟分两阶段开展试验与应用任务,共完成了12个周期的观测任务,最大下潜深度达到6329米,成为目前世界上下潜最深的水下滑翔机。“我们研发的这款水下滑翔机,是奔着7000米的下潜深度去的。”中科院沈阳自动化所副研究员金文明告诉科技日报记者,经过进一步技术改造和升级,在第三次万米深渊科考中,“海翼”号将重返马里亚纳海沟,有望再一次刷新世界纪录。通过卫星对“海翼”号远程监控,并实时回传观测数据,收集长时间大空间尺度的高分辨率深渊区域水体信息,可为科学家研究该区域的水文特性提供宝贵资料。
    2017年,“海斗”号全海深无人潜水器最大下潜深度达10888米,创造了我国水下机器人最大下潜及作业深度的新纪录。在第三次万米深渊科考中,新设计的“海斗”号全海深无人潜水器将踏上新征程。“除了外观体型不变,多项关键技术都进行了升级。”中科院沈阳自动化所研究员唐元贵告诉记者,新的“海斗”号携带了高清相机,可以实现万米海底高清视频直播;搭载的高精度深度计和高度计,可融合多传感器信息。
    此次科考中,还将验证“海斗”号搭载的国产高能量密度比锂电池在全海深条件下的性能,验证运行性能提升后定深定向稳定航行能力。
    水下考古
    “深海勇士”欲唤醒沉睡历史
    南海海域是我国古代海船南下的必经航道,早在汉代就开辟有经南海前往印度洋的“海上丝绸之路”,宋元时期的海上贸易更是盛极一时。但是,海上风暴、水中暗礁,常常让众多满载货物来往于世界各地的船只连同船上的货物一起沉没海底,成为人类珍贵的水下文化遗产。
    水下考古,正在让越来越多的沉船浮出水面,而载人潜水器,也让水下考古不断向深海领域拓展,唤醒了更多沉睡海底的历史。
    1985年,美国“阿尔文”号载人潜水器找到了“泰坦尼克”号沉船。而美国导演詹姆斯·卡梅隆执导的电影《泰坦尼克号》中的一些镜头,则是下潜深度可达6000米的俄罗斯“和平一号”和“和平二号”载人潜水器拍摄的。
    2017年底,“十二五”863计划海洋技术领域“4500米载人潜水器总体集成”课题通过科技部组织的验收,今年将开始试验性应用。
    作为业主单位,中科院深海科学与工程研究所负责航次安排的人士告诉记者,按照计划,今年4500米载人潜水器“深海勇士”号将在南海、西南印度洋完成约50个下潜任务,其中包括在南海开展6个考古潜次。国产化及高效应用,使得“深海勇士”号使用成本大幅降低,未来将可比肩美国“阿尔文”号载人潜水器,具备国际市场竞争力。
    在2018年举行的全国海洋工作会议上,国家海洋局局长王宏透露,今年将推动实施“蛟龙探海”工程,加快建设国家深海基地南方中心、深海样品馆、深海综合观测业务化示范系统,建造大洋勘探工程船和深海高效综合调查船。启动“蛟龙”号业务化作业,推进潜龙二号(4500米级深海资源自主勘查系统)技术升级与应用,完成海龙三号(6000米勘查取样型无人遥控潜水器)和潜龙三号(4500米级自主潜水器)海试。
    技术突破
    全海深载人潜水器将刷新纪录
    “深海勇士”号为我国已投入使用的“蛟龙”号技术更新,以及正在研制的全海深载人潜水器奠定了中国制造的基础。所谓全海深载人潜水器就是指万米级载人潜水器。
    “全海深载人潜水器建成投入使用后,将会创造新的‘中国深度’,进一步提升我国海洋探测能力与研究水平。”中船重工702所水下工程研究开发部主任、全海深载人潜水器总设计师叶聪说。
    从水面到万米的海底,海水密度是变化的,温度也会变化。随着深度变化,浮力材料体积会缩小,因为有一定吸水,重量会增加。
    2018年初,中科院理化所为全海深载人潜水器研制的全新浮力材料开展了定型测试,即将开始正式生产。
    叶聪说,进行定型测试的浮力材料样品,是运用多种不同的工艺路线研制的,测试是为了选择一种更优的方案,运用到真正生产中。全部浮力材料都必须首先经历模拟万米水下压力环境的保压试验,测试材料是否能够满足实际工作环境要求。在此之后,工作人员对浮力材料抽取多种类型的样品,进行不同项目的测试。
    全海深载人潜水器包括9大关键技术,载人球壳、浮力材料等关键技术要实现产品定型,“通俗地说,是骡子是马,得拉出来遛遛了。”叶聪表示。
    4500米载人潜水器立项时,定下的目标之一是带动一批深海通用技术和产业的发展,将装备国产化率提高到85%以上,实际国产化率达到95%。叶聪觉得,“全海深载人潜水器装备国产化率不会低于这一比例。”
http://digitalpaper.stdaily.com/ ... t_389727.htm?div=-1
zhh894217 发表于 2018-4-2 22:22 | 显示全部楼层
潜龙二号总师刘健CCTV《开讲啦》
我国载人/无人潜水器,将来是“六龙”+“龙宫”
蛟龙载人潜水器HOV
海龙无人缆控潜水器ROV
潜龙无人无缆潜水器AUV
深龙:海底钻探、取样、研究
鲲龙:海底资源探测、开采
云龙:水下联网、数据分享
龙宫:水面支持系统
zhh894217 发表于 2018-4-25 22:50 | 显示全部楼层
“潜龙”“海燕”“深海勇士”各显神通
大洋深处,“中国数据”正在刷新
本报记者 陈 瑜
    经过两个海试潜次,“潜龙三号”通过现场专家组验收,4月24日在南海开始试验性应用第一潜。
    同样在南海,4500米级载人潜水器“深海勇士”号开启6个深海考古潜次。
    在青岛,下潜8213米的“海燕”滑翔机刚刚“回巢”;在西南印度洋,累计作业航程超过2000公里的“潜龙二号”4月22日被“打包”进“向阳红10”船后甲板集装箱,之后将被海运回国接受技术升级。
    大洋深处刷新的“中国数据”背后,是我国探索深海大洋迈出的坚实步伐。
    “潜龙三号”创下深海航程最远纪录
    “潜龙二号”的工作暂告一段落,“孪生兄弟”“潜龙三号”“征战”正酣。
    “孪生兄弟”的总设计师、中科院沈阳自动化所研究员刘健说,“潜龙三号”在“潜龙二号”技术基础上进行了优化升级,其中最主要的变化之一是增加了最大续航能力。
    4月22日,“潜龙三号”迎来海试第二潜,创下了我国自主潜水器深海航程最远纪录——航行42小时48分钟、航程156.82公里,提升了技术水平和性能。
    这也为各种潜水器密切配合乃至“三龙”(“蛟龙”“海龙”“潜龙”)聚首打下了更加坚实的基础,届时将组成我国探秘深海大洋的利器。
    “海燕”创造世界下潜深度纪录
    相比传统的无人无缆潜水器,水下滑翔机耗能小、成本低、部署便捷,具备独立在水下全天候工作的能力,并且可以搭载科考所需的任务传感器进行数据采集。
    4月21日,“向阳红18”号在青岛靠港,圆满完成共享航次任务。
    在该航次中,31套我国具有完全自主知识产权的“海燕-4000”米级水下滑翔机和“海燕-10000”米级水下滑翔机等设备,在马里亚纳海沟共完成18个剖面的下潜观测,最大工作深度达到8213米,刷新了最新世界下潜深度纪录,顺利通过海试。
    大深度水下滑翔机的研制成功,不仅带动了我国深海无人装备发展,收集的长时间大空间尺度的高分辨率水体信息,也可为科学家提供宝贵资料。
    水下考古“牵手”载人潜水器挺进深海
    南海海域是我国古代海船南下的必经航道。但是,海上风暴、水中暗礁,常常让众多满载货物来往于世界各地的船只连同船上的货物一起沉没海底,成为人类珍贵的水下文化遗产。
    载人潜水器,让水下考古不断向深海领域拓展。
    4月20日早晨,正在我国南海西沙群岛北礁海域执行深海考古作业的4500米级载人深潜器“深海勇士”号迎来首次下潜。
    在长达8个半小时的水下连续作业中,借助潜水器光源,考古队员沿着规划路线,对工作区域进行目测走航调查,同时用高清视频系统对调查区域做影像数据采集。
    此次下潜设定的工作计划基本完成,但没有发现海底和沉船相关线索。相关人士表示,目前我国水下考古在深海领域缺乏经验,工作大多集中在40米以内浅海域,更深海域人工潜水作业难度很大,而200—300米基本达到人类潜水的极限。此次调查也是我国水下考古深海作业的初次尝试和探索。
    (科技日报北京4月24日电)
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zhh894217 发表于 2018-5-10 20:41 | 显示全部楼层
“龙”家族相约2019年抱团探海
本报记者 刘 垠


    “三龙”有机配合,可实现从大面积到小范围的逐渐搜索、定位、精细作业,形成从点到线到面的完整深海装备体系。业内人士预计——
    日前,船龄高达30多年的我国大洋科考功勋船——“大洋一号”船,停靠国家海洋局北海分局科考基地码头。本航次历经45天、航行6208海里,圆满完成A、B两个航段海试后满载调查成果而归。
    这次综合海试任务中,我国自主研发的“海龙”和“潜龙”潜水器惊艳亮相。“海龙”系列潜水器在A航段中共完成8次下潜,各项参数达到设计标准;“潜龙三号”在B航段共下潜4次,下潜成功率百分之百。
    可能有人会迷惑,蛟龙、海龙、潜龙到底什么关系?这些潜水器暗藏的黑科技有哪些?未来科考中,它们又有哪些“小目标”?
    遥控“海龙” 定点精细探测是长项
    通常,水下机器人可以分为3类:载人潜水器(HOV)、遥控水下机器人(ROV)和自主水下机器人(AUV)。大家熟知的“蛟龙”号是载人潜水器,“海龙”号则是无人有缆潜水器,这两类潜水器都擅长局部作业、定点精细探测;作为我国最先进的自主潜水器“潜龙”号,是无人无缆潜水器,擅长大范围精细探测。
    “三龙”系列潜水器优势互补,成为我国目前深海探测装备的主力军。每一个“龙”家族中,家庭成员“性格分明”“‘海龙Ⅲ’为液压驱动,国产化率达到90%,它的力气更大一些,在搭载能力和取样方面更强”。“海龙Ⅲ”副总设计师、上海交大高级工程师吴超解释说,“海龙11000”则为电动驱动,属于深潜观测型“选手”,通过铠装缆和光纤微细缆可实现6000米到11000米级作业,它还能和目前科考船上通用的脐带缆进行连接,适用性更强。
    吴超全程参与了“海龙Ⅱ”的研制和应用。他告诉科技日报记者,相比于其他海龙系列,“海龙Ⅲ”增加了组合导航系统,可实现短时精确定位,能按照设计的曲线和路由进行海底巡查,不仅降低操作手负担,而且提高作业效率。此次作业,“海龙Ⅲ”获取了非常好的海底视频和照片,并且高效率地完成了近底高清观测、近底巡线和机械手取样等工作。
    “以往科考中获取大量岩石、标本后,采样篮装满后必须取上来,否则无法再次作业。此次较大的突破是,本航次特意为海龙号配备了一个海底升降机,采取的样品可装进升降机带上船,而‘海龙’号继续作业。”中国大洋协会办公室主任刘峰接受科技日报记者采访时说,这种作业模式为首次尝试,极大提升海上的作业效率,且节约船时。
    自主“潜龙” 高智能擅长大范围探测
    作为我国目前最先进的自主潜水器,“潜龙三号”在B航段中的表现格外耀眼:创下我国自主潜水器深海航程最远纪录;开创自主潜水器和船载地质取样装备同时作业的新模式……“B航段中,‘潜龙三号’南海海试和试验性应用4个潜次全部成功,最大工作水深达3955米。”B航段首席科学家、国家海洋局第二海洋研究所助理研究员蔡巍说。
    “‘潜龙三号’是自主潜水器,智能水平更高、适合大范围探测,如矿产资源调查、深海科学研究、应急事件处理等,像MH370失事搜寻,可用潜龙系列潜水器进行大范围搜索,一旦定位即可实施打捞。”“潜龙三号”总设计师、中科院沈阳自动化所研究员刘健指着萌萌的“小黄鱼”说,4个“鳍”是4个可旋转舵推进器,“掌管”前进后退、上浮下沉;“尾巴”安装了磁力探测仪;“嘴巴”则是前视声呐,可将潜水器采集的声学数据转化为图像,用以识别障碍物和周边环境,随后在主控计算机的控制下通过自主转动和躲避,保障自身安全和正常作业。
    “‘潜龙三号’在‘潜龙二号’基础上做了改进,较大突破是最大航程从30多小时提至40来个小时,稳定性也得到验证,验收专家给它打了99.4分。”刘健告诉记者,“潜龙三号”还能实时监测自身健康状态,并能根据不同程度作出“判断”。对于小问题,它只进行记录,便于回去排查;碰到中等程度的问题,比如哪个设备坏了,它会自主重新规划暂不执行这一任务,而执行余下的任务;一旦牵涉到安全性问题,它会直接结束使命自己回来。
    “三龙”聚首 协同作业有望成“标配”
    业内人士预计,一船同时带“海龙”“潜龙”出海的航次安排会在2019年出现。“蛟龙”号新母船等新型深海科考平台一旦建成使用,我国将可实现“三龙”协同全天候作业,提高航次综合效益,构建起以任务为导向的协同作业与互助机制。
    “未来‘三龙’的协同作战可表现为,用‘潜龙’号进行大范围搜寻,发现疑似目标后,派‘蛟龙’号或‘海龙’号定点精细作业,确认后进行打捞。”在刘健看来,“三龙”互补结合使用,将更好地为大洋科考服务。
    刘健认为,“三龙”配合协同作业,是未来科考的模式之一。另一个则是自主潜水器集群作业,比如一个科考船可以带好几台潜龙,随着“潜龙”系列新成员的加入,今后应用时将有更多集群作业机会。
    “‘三龙’的有机配合,可实现从大面积到小范围的逐渐搜索、定位、精细作业,形成了我国从点到线到面的完整的深海装备体系。”刘峰称。
    (本文图片由上海交通大学提供)
http://digitalpaper.stdaily.com/ ... t_394022.htm?div=-1
zhh894217 发表于 2018-5-17 17:30 | 显示全部楼层
水下滑翔机“海燕”连续游泳119天 再创新纪录
    科技日报天津5月16日电 (记者孙玉松 通讯员杨绍琼 刘晓艳)记者16日从天津大学获悉,该校海洋技术装备团队研制的长航程“海燕”水下滑翔机日前在南海北部安全回收,再次创造国产水下滑翔机连续工作时间最长、测量剖面最多、续航里程最远等新纪录。这也是继“海燕”万米级水下滑翔机今年4月在马里亚纳海沟附近海域深潜至8213米,创造水下滑翔机工作深度的世界纪录后,再次取得技术突破,将我国水下滑翔机的工作时长提升到近4个月。
    5月15日,天津大学承担的国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项“长航程水下滑翔机研制与海试应用”项目详细设计评审会在青岛海洋科学与技术国家实验室召开。评审专家一致认为,项目组较全面地完成了详细设计工作,且依据详细设计结果研制的“海燕”长航程水下滑翔机进行了连续119天、862个剖面、2272.4公里航程、最大1040米潜深的安全滑翔试验。海上试验结果初步验证了详细设计的可行性和有效性。
    目前,相关团队已经具备工作深度200米、1000米、4000米和10000米谱系化的“海燕”水下滑翔机生产和研发能力。本次成功通过海上试验验证的长航程水下滑翔机是“海燕”航行里程谱系化中的“明星”,设计航程3000公里级,它于2018年1月16日在南海布放,5月14日安全回收。
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