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国内首台商用深海机器人电气传动控制系统完工

来源:爱游戏app官方下载  作者:爱游戏app下载  日期:2022-10-07 08:38:15  点击:2

  昨天,国内首台商用深海机器人电气传动控制系统在广东工商职业技术学院顺利完工。

  据该系统的设计制造商肇庆冠宇电气自动化设备有限公司总经理唐建军介绍,这套系统在广东工商职业技术学院专家教授研发团队的技术支持下,历经半年系统研发,技术设计,产品选型,生产制造,终于在广东工商职业技术学院机电工程系实训基地诞生。两天后,它将运往深圳德润青华水下机器人中心进行陆上总装调试,未来1~2个月,将在我国南海海域开始海下试验,然后投入商业运行。

  国内项目团队的通力合作,填补了国内深海ROV(遥控操作载体)水下机器人市场空白,建立囯内深海ROV水下机器人电气传动系统的研发、生产、制造供应链体系,推动国内深海ROV机器人的国产化发展,服务于国家海洋工程,包括石油、天然气、可燃冰开采工程的深海作业。

  水下机器人诞生于20世纪后半叶,随着军事及海洋工程的需要,以及电子、计算机、材料等高新技术的发展,截止到2013年,水下机器人的数量已增长了200多倍。从军用到民用,从浅海到深海是水下机器人的发展路径。截至2013年,全世界仅有不到三分之一的水下机器人属于军用,民用水下机器人已广泛应用于海洋石油、渔业、新能源产业、科研教学、船舶水下检修和河道疏浚等领域。

  中国在水下机器人研究方面起步虽晚,但通过不懈努力取得了巨大技术成果。2014年我国自主研制的6000米AUV(无缆水下机器人)“潜龙一号”在东北太平洋多金属结核合同区成功下潜作业、“蛟龙号”下水、“北极ARV”助力科考,都彰显了我国在水下机器人领域的研发决心和科研技术成果。但我国水下机器人的研发技术水平与欧美等国还存在一定差距,致使国产水下机器人的实际应用受到限制。未来我国一旦在探测技术、工艺水平、综合显控、综合导航技术方面有所突破,将极大拓展我国水下机器人应用新领域。

  未来10年将是中国水下机器人发展的关键期。与水下机器人最相关的三个行业是海洋油气业、海洋渔业以及海洋矿业,三个行业GDP总值及占比连年增长。我国水下机器人一旦打开新应用领域则市场空间巨大。预计到2020年我国海洋生产总值占GDP比重超过12%,到2030年这一比重将超过15%。2013—2017年全球工作级水下机器人项目总投资额将达97亿美元,较之前5年的投资额增长将近80%。

  1953年,美国研制出无人有缆遥控潜水器,标志着水下机器人诞生。随后世界各国开始大力发展水下机器人。

  1953年—1974年,为水下机器人的第一发展阶段。各国开始进行潜水器研制和早期开发工作,先后研制出20多艘潜水器。美国海军1956年研制出“CURV1”号水下机器人,其在服役期间曾执行数百次任务,从海底回收了100多枚鱼雷。1966年美国的CURV水下机器人与“阿尔文”号深潜器配合,在西班牙沿海将失落的氢弹从856米的大洋深处打捞上来,引起世界各国的关注。

  1975年-1985年是遥控潜水器大发展时期,也是水下机器人的第二发展阶段。开发海洋石油和天然气的应用需求,推动了潜水器研究理论和应用的发展,潜水器的种类和数量都得到显著增长。载人潜水器和无人遥控潜水器(包括有缆遥控潜水器、水底爬行潜水器、拖航潜水器、无缆潜水器)在海洋调查、海洋石油开发、海事救捞等领域,都发挥了较大作用。

  1985年后,潜水器又进入了一个新的发展时期。中国从80年代开始,进行水下机器人的研究和开发,研制出“海人1号”(HR-1)水下机器人,并成功进行了水下实验。

  广义上的水下机器人,也可称作潜水器(Underwater Vehicles),是一种可在水下代替人,在充满未知的海洋环境中完成某种任务的装置。海洋中的风、浪、流、深水压力等各种复杂的海洋环境因素,对水下机器人的运动干扰严重,使得操作人员与水下机器人进行通信和定位十分困难。这是水下机器人与陆地机器人最大的不同,也是目前阻碍水下机器人发展的主要因素。

  就外形看,目前大部分水下机器人是框架式或类似于潜艇的回转细长体。随着仿生技术的不断发展,仿鱼类形态和运动方式的水下机器人,将会不断发展。

  根据是否载人,可将潜水器分为载人潜水器和无人潜水器。无人潜水器按照与水面支持系统间联系方式的不同,可以分为有缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle,简称ROV)、无缆水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)两种。有缆水下机器人都是遥控式的,根据运动方式不同可分为拖曳式、(海底)移动式和浮游(自航)式三种。无缆水下机器人一般是自治式机器人(又称智能机器人),它能够依靠本身的自主决策和控制能力,高效率地完成预定任务,在一定程度上代表了目前水下机器人的发展趋势。

  载人潜水器是由人工输入信号操控各种动作,由潜水员和科学家通过观察窗直接观察外部环境。其优点是由人工亲自做出各种核心决策,便于处理各种复杂问题,但是人员面临的危险性大。由于载人潜水器需要足够的耐压空间、可靠的生命安全保障和生命维持系统,使得潜水器体积庞大、系统复杂、造价高昂、工作环境受限。

  有缆水下机器人(ROV)需要由电缆从母船接受动力,且不需要人为干预。其主要由水面设备(包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等)和水下设备(包括中继器和潜水器本体)组成。潜水器本体在水下靠推进器运动,本体上装有观测设备(摄像机、照相机、照明灯等)和作业设备(机械手、切割器、清洗器等)。潜水器的水下运动和作业,是由操作员在水面母舰上控制和监视,电缆向本体提供动力和交换信息,中继器可减少电缆对本体运动的干扰。人们通过电缆对ROV进行遥控操作,电缆如同“脐带”一样,对ROV至关重要。但细长的电缆悬在海中,也成为ROV最脆弱部分,大大地限制了机器人的活动范围和工作效率。

  无缆水下机器人(AUV)又称自治水下机器人、智能水下机器人,是将人工智能、探测识别、信息融合、智能控制、系统集成等多方面技术,集中应用于同一水下载体上,在没有人工实时控制的情况下,自主决策、控制完成在复杂的海洋环境中的预定任务的机器人。是从简单的遥控式向监控式发展,即由母舰计算机和潜水器本体计算机实行递阶控制,它能对观测信息进行加工,建立环境和内部状态模型。操作人员通过人机交互系统,以面向过程的抽象符号或语言下达命令,并接受经计算机加工处理的信息,对潜水器的运行和动作过程进行监视并排除故障。操作人员仅下达总任务,机器人就能根据识别和分析环境,自动规划行动、回避障碍、自主地完成指定任务。

  受益于近海油气开发,我国无人有缆遥控潜水器急速放量。从1953年第一艘无人遥控潜水器问世,到1974年的20年中,全世界共研制了20艘;1974年以后,由于海洋油气业的迅速发展,无人遥控潜水器也得到飞速发展,到1981年,无人遥控潜水器发展到了400余艘,其中90%以上直接或间接服务于海洋石油开采业;1988年,无人遥控潜水器又得到长足的发展,猛增至958艘,比1981年增加了110%。这个时期增加的潜水器,多为有缆遥控潜水器,大约有800艘左右,其中420余艘直接用于海上天然气开采。而无人无缆潜水器的发展相对慢些,只研制出26艘,其中工业用无人有缆遥控潜水器为8艘,其他均用于军事和科学研究。

  军事及海洋工程的需求及电子、计算机、材料等高新技术的发展,也推动了70年代和80年代水下机器人研制的迅猛发展。出现了海底考察、实验、采样、打捞、救助、工程施工等多种用途的水下机器人,工作性能越来越好,工作水深也越来越深。

  截至2013年,全世界大约共建造了5756台各类水下机器人,其中作业级水下机器人914台、观察型水下机器人2656台、军事服务型水下机器人1733台、其余调查型水下机器人319台。返回搜狐,查看更多