水下機(jī)器人的發(fā)展史

20世紀(jì)70年代，中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七〇一研究所研制了用于打撈水下沉物的“魚(yú)鷹”號(hào)載人潛水器，這是我國(guó)載人潛水器的開(kāi)端。1986年，科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所和上海交通大學(xué)合作，研制成功我國(guó)臺(tái)遙控水下機(jī)器人“海人一號(hào)”。90年代我國(guó)開(kāi)始研制自主水下機(jī)器人，“探索者”、CR-01、CR-02、“智水”系列等先后完成研制任務(wù)。目前，上海交通大學(xué)研制的“海馬”號(hào)遙控水下機(jī)器人工作水深已經(jīng)達(dá)到4500米，科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所聯(lián)合科學(xué)院海洋研究所共同研制的深海科考型ROV系統(tǒng)下潛深度達(dá)到5611米。近年來(lái)，我國(guó)海洋機(jī)器人更是經(jīng)歷了跨越式的發(fā)展。其中，“海翼”號(hào)深海滑翔機(jī)完成深海觀(guān)測(cè)；有標(biāo)志意義的“蛟龍”號(hào)載人潛水器將進(jìn)入業(yè)務(wù)化運(yùn)行；“海斗”號(hào)混合型水下機(jī)器人已經(jīng)多次成功到達(dá)萬(wàn)米水深；“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中全海深載人潛水器及全海深無(wú)人潛水器已陸續(xù)立項(xiàng)研制。海洋機(jī)器人的蓬勃發(fā)展正推動(dòng)中國(guó)海洋研究進(jìn)入“萬(wàn)米時(shí)代”。

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混合型水下機(jī)器人

信息技術(shù)、人工智能技術(shù)特別是其分支機(jī)器智能技術(shù)的快速發(fā)展，正在推動(dòng)海洋機(jī)器人以新技術(shù)革命的形式進(jìn)入“智能海洋機(jī)器人”時(shí)代。嚴(yán)格地說(shuō)，前述自主水下機(jī)器人的“自主”行為已具備某種智能的基本內(nèi)涵。但是，其“自主”行為泛化能力非常低，屬弱智能；新一代人工智能相關(guān)技術(shù)，如互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)、邊緣計(jì)算、自主計(jì)算和水下傳感網(wǎng)等技術(shù)將大幅度提升海洋機(jī)器人的智能化水平。而且，新理念、新材料、新部件、新動(dòng)力源、新工藝、新型儀器儀表和傳感器還會(huì)使智能海洋機(jī)器人以各種形態(tài)呈現(xiàn)，如海陸空一體化、全海深、超長(zhǎng)航程、超高速度、核動(dòng)力、跨介質(zhì)、集群作業(yè)等。

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海洋機(jī)器人的研發(fā)

研發(fā)海洋機(jī)器人裝備屬于工程科學(xué)范疇。由于技術(shù)體系的復(fù)雜性、海洋環(huán)境的不確定性和用戶(hù)需求的多樣性，目前海洋機(jī)器人裝備尚未被打造成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈，也還沒(méi)有形成規(guī)范的通用設(shè)計(jì)程序?？蒲腥藛T在海洋機(jī)器人相關(guān)研究開(kāi)發(fā)中主要采用先驗(yàn)?zāi)Ｐ头ê驮囧e(cuò)法，通過(guò)多次試驗(yàn)和改進(jìn)才能達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此，研究經(jīng)驗(yàn)就顯得尤為重要。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、利于來(lái)者是本叢書(shū)作者的共同愿望，他們都是在海洋機(jī)器人領(lǐng)域擁有長(zhǎng)時(shí)間研究工作經(jīng)歷的專(zhuān)家，他們奉獻(xiàn)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)成為本叢書(shū)的一個(gè)特色。

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智能化感測(cè)

由于水下環(huán)境復(fù)雜多變，海洋生物、水流等干擾為海洋探測(cè)增加了難度。多傳感探測(cè)裝置集合人工智能技術(shù)，大幅提高水下機(jī)器人的感知能力、適應(yīng)能力和決策能力，使機(jī)器人水下作業(yè)效率更高，成功率更高。因此，更智能的水下裝備無(wú)疑是其發(fā)展的重要方向。