9月下旬,中国极地破冰船和科考船“雪龙2号”(Xuelong 2)在历时79天、航行14000海里后返回上海母港,成功完成中国第12次北极科学考察任务,其中,中国自主研发的自主水下机器人(AUV)表现得令人印象深刻。
“探索4500”(Tansuo 4500)自主水下机器人由邵刚和其他3名科考队员操作,在北极高纬度海冰地区的完成了科考任务。这是“探索4500”首次在极地地区执行科学任务,也是中国首次在北极高纬度地区使用水下机器人进行近海底科学研究。
自主水下机器人收集的宝贵数据有望为北极生态保护提供有力的科学支持。
“探索4500”由中国科学院沈阳自动化研究所研制,外形酷似一条大黄鱼,自动化程度高于普通自主水下机器人。
沈阳自动化研究所副研究员李阳表示,相较于需要远程操作的水下机器人,“探索4500”不需要通过缆线与母船连接,这意味着它无需人工干预就能实现自主导航和执行探测。他补充说,“探索4500”的续航时间更长,工作范围也更广。
针对北极科考期间海冰高密集覆盖的情况,科考团队创造性地研发了声学遥控和自动导引相融合的冰下回收技术,确保了“探索4500”连续下潜成功,并能安全回收。
邵刚说:“我们还增加了应急信标,方便在潜器上浮后卡在冰层下或肉眼无法确定位置时对其进行较为准确的定位。”
此外,科研团队还对自主水下机器人的故障排除流程进行了优化,使其能够独立评估自身状况,从而做出相应的决策。
极地地区的许多地区常年被海冰覆盖,对海冰特征和冰下水域进行考察是极地考察的重要组成部分。
沈阳自动化研究所副所长李硕指出,极地科学研究一直是自主水下机器人发展的一个关键方向。他表示,该研究所四种类型共6个自主水下机器人近年来参与了8次极地探险,为中国极地调查做出了重大贡献。
据李阳介绍,自主水下机器人在极地科考中主要承担三方面的任务,一是观察和探测浮冰,了解其厚度、状况以及运动情况等;二是测量水体参数,包括水的深度、温度和盐度,三是在此基础上对海底地形地貌进行精细勘查,寻找海底矿产资源。
传统的海冰测量需要在海冰上钻孔,这样不仅效率低下,而且只能收集有限的数据。
然而,自主水下机器人不受海冰的影响,可以到达人类无法到达的区域,在更广阔、更深入的地区进行更长时间的科学调查。
它取样灵活准确,有助于提高采集样品的质量,增加样品采集数量。
李阳说,科考队成员可以通过安装在自主水下机器人上的摄像机、成像声纳和其他成像设备观察极地地区的水下世界。
近年来,沈阳自动化研究所积极响应国家需求,致力于开发适合各种应用需求的自主水下机器人。
该公司开发的水下机器人最深可到达水下11000米,航程上也实现了从几公里到几千公里全覆盖。
李阳指出,我国无人水下机器人在主要功能和性能指标方面已达到国际先进水平。
专家表示,未来水下机器人将朝着更高的智能化方向发展,具有更强的环境适应性和协同作战能力。
翻译:辛晓琳