国外水下机器人发展现状

外水下机器人发8!现状王若兰岩明8一一、美 国美国目前虽然在一般工业机器人的拥有 量和销售额方面已被日本超过，但由于它在 特种机器人的研究和应用方面由来已久并一 直十分重视，因此在军用、宇航、海洋机器 人等方面的技术和应用上仍然居世界领先地 位。海洋机器人在美国已被广泛应用，应用 领域包括海洋科学考察、水下工程.打捞救 生、军事活动等方面。下面分别就儿个主要 领域介绍一下目前美国典型海洋机器人应用 和研制状况。1. 海洋科学龙寨由类国国际潜水器工程公司制造的自主 式遥控潜水器(ARCS是专为在北冰洋冰 层下进行勘测而研制的。该潛器可在深达366 米的水下停留23小时，航行速度9.25公里/ 小时，它利用5个独立的声纳系统和潼器内 的计算机，可以在一个预先编好程序的航路 上勘测5平方公里海底区域，存储有关位 置.深度、海水比重、海水含盐浓度等信 息。其软件可以回避由声纳探测到的障碍 物。美国新罕布什尔(New Hampshir) 犬学海洋系统工程实验室制造出一种叫做 EAVE-East的自主式无人潜水器。将 化工厂。从而使机器人和由计算机控制的机 器在无人于预或很少干预的情况下进行操 作。2. 机器人通过配有各种传感器气例如 俛觉、触觉和接近觉零传感器)将会完成更EAVE-East用于北冰洋结构勘测任务系 统，可以取得深海探测数据，并绘出北冰洋 冰层下面的地形图，其地形图数据存储在它 的磁泡存储器中。EAVF-East可以在水下 穿行，然后安全返回。目前海洋系统工程实 验室正在为EAVE-East研制几种新装置， 包括$ 个精密的声波导航系统，它有0.25 厘米的分辩率$迓一步小型化的微型计算 机，使其能在一个较小的空间中完成复杂的 任务，配SCCD器件摄像机来茯取信息等。2. 水下工程由美国阿美蒂克公司(AMETEK Offshore Ltd)生产的 SUPER SCORPIO 潜 水器，主要用于海上钻井、设备检测.水下 建造及辅助水下常规作业。该潜器额定工作 水深为1000米和1500米，潜器自重1.6吨， 标准推进力62马力，装有2个轴向、2个侧 向、1个垂直向内部安装的液压推进装置，备 有7功能机械手.5功能夹持器.Model 250A CTFM声纳、自动深度和航向状态传感器及 回收稳定器。该系统于1986年开始投入运 行，首批生产的6台已全部俗出，并在使用 中。由美国海洋深水工程公司(Deep Ocean Engineering Inc)制造的SUPER PHANTOM 潜水器，主要用于水下检测、侦察、 辅助潜水、水下摄像、环境监测、军事应用 加复杂的任务。3. 机器人用于非制造业，例如帮助残 疾人$在水下进行地质勘测，水果采摘和建 筑业等。筹。该潜器额定工作水深300米自重68公 斤，正向推力50磅，具有两功能TM机械手 和DOE三功能传感机械手，可选择使用事 袈有彩色电视摄像机、触觉传感器、敷字深 度及方向控制传感遥。该潜器采用革新设 计，控制精确，使用的Vertrans可倾式摄像 机，可用于大范围的静物和电视摄像系统， 并安装有全圆周防护激波。第一台Super phantom是为BBC设计的，1986年投入使 用 o Super phantom 2 及Super phantom 4 于1988年开始制造。标准Super Phantom售 你为55 000美元。由美国佩雷近海公司(Perry Offshore Inc)制造的TRITON潛水器，主要用于海 洋钻井平台设备安装、辅助并维护水下生产 和制造。该潜器額定水深1000米，可达水深 3050米，自重1905公斤，推进力为50马力， 具有自动航向、深度、纵倾和横倾控制，可 接受所有商业上提供的机械手和其它可选设 备，包括工作包、动态定位和卄算机彩色绘 图。该潜器1985年投入运行，目前生产数重 达12台，每台售价约为750 000美元。佩雷公司另一较早的产品Recon , 于1978年开始运行，这是墨西哥湾人所共知 的工作及调査潜器，用于水下检测及轻作 业。该潜器额定工作水深为457米和700米， 裟有4台1马力推进器，每台产生80磅推 力，自重410公斤。备有1或2个机械手的 可选工作包，每一个为57功能，标准传 感器能自动控制深度及方向目前 已生产 Recon V (包括一些Recon I在内)45台。 每台售价约为450 000美元。3. 率事方面美国海军有一个独立的无人驾驶潜水器 分队。这支由精锐的人员和潜水器组成的分 队可以在全世界海域进行搜索、定位、援救 和回收工作。这个分队的ROV大都是系留 型的，如豪尼威尔公司液圧产品分公司制造 的RCV-150。海军还将这种潜水器租给丁 海军海洋系统中心实验室，用于研究搜索作 战和后勤支援数据。RCV-150也可以用于 寻找和回收各种物体。它的手轉可以钩住水 下110米处的锚链的链条，将它拖出水面。1986年1月28日美国“挑战者”号航天 飞机爆炸之后，主要的回收工作有一部分就 是由无人驾驶的潜水器承担的。在出事地点 布置了三个机器人潜水器，即ReconW、 Sprint和Scorpio0由佩雷近海公司生产的 Recon IV和佩里海洋没备公司制造的108公 斤重的Sprint利用摄像机确定声纳测定的残 骸的确切位置，它们最先发现了 “挑战者” 号人员座畑。大型的Scorpio是遥控式的， 重1135公斤，利用它的两个机械手抓取航天 飞机的碎片并将它们送到海面船上。美海军中使用的有缆ROV CURVI 可以完成从安裝音响设备和救按陷入困境的 潜艇到回收鱼雷的各种使命。1984年初，由 于弓:入Deep Drone而开始停止使用CURV 1 o Deep Drone可以完成紧急救援工作和 深海打捞作业，其潜水深度可达1828米.航 行連度为3梅里/小时，它装有一部黑白摄 像机和一部彩色掇像机，一部360的搜索声 纳和一部海底导航系统，还装有一个7功能 和一个4功能的机械手。Deep Drone由海 军海洋系统司令部管理，保证用最新的机器 人技术不断改进它。由美国海军资助，伍兹霍尔悔洋事业研 究所研制的Jason是一种小型潜水器。该潜 器长71厘米，装有一各电视摄像机，能够进 行170。视场的观察。它从有人驾驶的深潜器 首部出发，通过系留的61米长的电缆传输的 指令进行控制。为了验证Jason的能力，伍 兹霍尔海洋事业研翅所曾在有人驾驶的深潜 器“阿尔文”号上/纵Jason的摄像机，拍 摄了一些处于3809米水下的“泰坦尼克”沉 船氏部的照片。潜水器在美国海军中的另一个主要用途 是扫雷系统。MINS (Mine NeutralizationSystem）是由美国豪尼威尔公司（Hydro） 1978年开始研制的水雷排除系统，它可以用 来发现、分类、排除水下残留物及系留的水 雷。通过一条任意漂移的控制电缆可以给予 MINS无穷的续航力。在一般任务中，由舰 艇的声纳提供最初的目标探测和潜器控制信 息，音响位置指示器跟踪潜器的进程并能修 正其方向。在途中潜器本身的离分辨率声纳 被打开，接受来自舰艇声纳的控制输入信 号。当潘器来到水雷区时，激光全息电视摄 像机提供图象.使舰上操作人员可以准确操 纵潜器，用担雷割刀戒投下炸药来排除水 雷。二日 本日本十分直视发展海洋机器人.已被列 入日本高级机器人发展计划。日本海洋科学 技术中心从70年代中期以来一宜重视潜水机 器人的基础技术和关链部件的开发研究。进 入80年代以来，日本各研究部门及厂家正 在研制并已完成了多种类型及用途的海洋机 器人。日前，在潜水机器人研究方面日本正 处于从单元基础技术进入整机开发阶段，并 准备采用光纤作为潜水机器人的通信手段， 以便堆终研制出智能化的海洋开发用机器 人。在另一方面，日本国内海洋机器人市场 方兴未艾。据口本工业机器人协会瓠测， 1990年用于核动力工业的机器人将占最大的 市场，达到1亿吳兀，其次是海洋开发用机 器人，达0.47亿美元，而航天机器人仅达到 0.286亿美元。目前，日本国内围绕低价小 型水下机器人，各制造厂家展开了激烈竞 争。儿家制造厂家已把重点放在低价、多用 途ROV的研制上。在葆证产品实用功能的条 件下，以低价格来争取用户。下面介绍日本一些主要的海洋机器人研 制单位和生产厂家的一些有代表性产品.它 们反映了当今日本机器人在技术上的高速发 展和趋势以及广阔的.应用领域。1.海洋科学技术中心日本海洋科学技术中心从1977年开始生 产依莽微机进行程序控制的无缆无人潜水机 器人，进入80年代初中期已生产了四个机 型，垠新产品是可下潜3300米的无人潜水器 “海豚”3K目前无人潜水器的各种研究开 发都正在向纵深发展.不久在技术上将可望 有新的宪破。1977年海洋科学技术中心研制的深海照 相机已具备了自航能力，这是继1973年开发 的釆用玻璃耐压球的深海照相机之后进一步 发展而成的。“自航式照相机”由于安装有 两台磁力联接式助惟雜和进行控制的八进制 计算机，以及检测机休方位的罗盘和苻电 池，可以按照预先编好的程序潜水航行，并 保持一定盛度。该潜器的设计目的是用于海 底自动摄影。它与当初法国IFREMER开发 的EPAULARD无缆无人潜水器的结构相 同。1979年1981年间开发了观察用小型无 人潜水器JTV-1和JTV-2,其最大使用深度 为200米。该潜器机体由直径约50厘米的铝 铸耐压球构成，使机体在水中的重塑保持适 中，未使用特殊浮力构件。JTV-1所使用的 电视摄像机的图像信号直接按照模拟信号， 由同轴信号线送到船上；将四台助推器的控 制信号处理为摄像机快门的操作数字信号， 由船上发出。为了使机体运动灵活，同时还 设计了址大水深为500米的水中重量为零的 中性浮力电缆。目前该潜器已在日本富山县 鱼津海而下的埋没林调査中以及增伶共和国 海洋温差发电试验用的取水管道调査中开始 应用。大黄蜂”500是继JTV-1.2之后所 开发 的有缆无人潜水器。它使用的域大深度、水F 运动性能、搭载没备性能等，均比JTV型大一 倍。由于将JTV型所采用的铝铸耐压壳体进 行了改逍，使其可以承受500米水深的压力，一11并可产生与JTV型相同的机体自身浮力。“大 黄蜂”500搭载了提高运动性能的助椎器和高 分辨率电视摄像机，其微机等控制装置基本 与JTV相同。此外住机体后方新安装了电视 摄像机，以保障机体后方视野,还增了可自动 保持方位的陀螺仪机构。“大黄蜂”500采用 的最新技术是光通信。光通信在无人潜水器 上的最初应用是KDD MEGURO研究与发 展实验室开发的MARCAS海底电缆敷设机 器人，而“大黄蜂”500则是光通信在小型无人 潜水器上的首次应用。采用光通信以后，可以 消除通信线路电磁感应对电视图象的彫响， 从而可以使用高分辨率的电视摄像机大黄 蜂”500于1984年6月通过海上试验，其运动 性能良好，电视图象质量首屈一指，在椿船上 的电视监视器上可以看到水深500米处海底 状况的清晰彩色图象，它主要用于海洋灣査。由日本三井造船公司为海洋科学技术中 心建造的3000米级无人深潜器，于1987年完 工。该潜器是为在2000米级潜水闕査船“深 潜”号的工作海域进行事前调査和救助以及 多种海洋调査而设计的，它可以进行海底矿 物资源、生物资源词査、海洋结构物状况词 查、酶洋物理和海底地质调査。该潜器休积 小.重量轻、运动性能好，采用光纤通信方 式，应用计算机等尖端科学技术，在潜深 3000米的海底可连续工作两小时“海豚3K是海洋科学技术中心关于水 下机器人研究开发的一系列研究成果的结 晶，现已正式投入使用。该潜器是世界上首 次将光通信应用于深度超过3000米的潜水机 器人，它的研究成果将延续到1万米无人潛 水器的开发。“海豚” 3K使用光导纤维多重 光通涪情报处理功能）装有6台推进器，运 动性能十分优良,作业设备有7自由度机械 手和5自由度挖掘机，还可以将液压骊动的 盘形截断器或剪切截断器作为作业工具来装 备。其水下前进連度为3海里/小时，机体外型 尺寸为3 X2x 2米。“海豚” 3 K主要用于載人 潜水词査船潜航地点事前的调査和周围海域 的灣査，可完成深度达3300米的各种水下作 业。“海豚”3K也是由三井造船公司建造的。关于基础技术和关键部件的研究和开 发，海洋科学技术中心也有许多成就和发展 计划。早在1973年至1976年就试制了双向伺 服水下作业机械手，该机械手为6个关节， 7个自由度。附属臂由液压驱动，依靠附属 側面油压传感器油缸两端的压力差作用于关 节，使其还原。以“大黄蜂” 500为对象试制 了小型电动式机械手。而“海豚” 3K使用 的是定位传感器控制的双向方犬对称型机械 手。关牛水下无线通信手段，海洋科学技术 中心从1976年开始开发声响数据通信技术。 这是至今世界上远距离水下通信的唯一手 段，页短距离通信可以使用电流通信，近来 又开始使用光通信。在该中心的有人潜水弼 査船“新海” 2000号上做了各种远距离声通 信传送特性实验。现已开始建造的可下衢 6500米的有人潜水關査船“6500”计划采用 声咱式水下图像传送装置，并计划无缆木下 机器人也将采用声响式水下通信技术。2. KDD MEGUR0研究与发展实整窪该实验室在80年代开发了三种海底电缆 勘测、维护和敷设用的机器人 MARCAS- 200型（1981 年）、MARCAS-200褪行者” （1986年）和MARCAS-2500型（1987年。MARCAS-200型是水中行走型潜水机 器人，最初的设计目的主要是用来在水深 200米以内的大陆架海域调查海底电缆敷没 状况，探测埋设课度和故障点等。后来实际 一使用，就希望扩大其功能，并且进行其它 各种作业的开发试验。除了装有超灵敏度黑 白电视摄像机、彩色电视摄像机、立休照相 机以外，它还装有方位传感器、高度传感 器、水压传感器、姿态传感器、音响方位传 感器和测定位置用的应答器等。MARCAS- 200型外型尺寸为2.0X1.1X1.4米。MARCAS-200 “爬行者”是履带式海12底行走机器人。它是为深度埋设作业研制的 专用机器人。以前在海底拖网捕鱼的海域， 电缆的埋设深度70厘米左右，就可充分得到 保护。但是在使用大型锚进行特殊方法捕鱼 的海域，根据海底土质，必须深埋到2米左 右。MARCAS-200 “爬行者”作业时用高 压喷水在海底挖掘，可将海底电缆埋设到2 米的深度。埋设机装有深度传感器、方位传 感器、姿态传感器、行走用的传感器和探测 超声波信号发生器用的水音器。其前后还装 有两台超灵敏度的黑白电视摄像机，用于前 方监視和电缆观察。履带卷起的泥水，特别 是衽作业时高压喷水产生的泥水，屋往使能 见度等于零，因此它利用-M MARCAS-200 型相同的交流磁传感器，测量电缆与埋设机 的相旳位置，导引埋设机沿着电缆行走。机 械手具有4个自由度，即使是有环形和弯曲 部分的梅底电缆，机械手也能一边将电缆夹 持在其前端高压喷水处，一边将电缆埋设。 该机器人外型尺寸为4.00X2.15X3.00米 （含机械手），适用水深200米，埋设速度18 米/小时，适用泥、沙和粘土的海底土质。MARCAS-2500型机器人足目前世界上 作业水深最深、功能最全的行走式潜水机器 人。机器人的设计目的是在水深2500米的海 域实施各种作业，包括，调査探测海底电缆 敷设状况、埋设或挖出电缆、消除挂在电缆 上的障碍物、探测海底电缆的故障点、切断 或回收海底电缆、勘测海底等。该潜器外型 尺寸2.65X1.90X1.80米，它装有可以选用 的操作股备，包括七关节型、五关节型机械、 手各一个.喷水挖掘装置和土质勘探用传感 器两个。8.通产省的近海石油开采用的机人为了完成近海石油平台的检查和维护工 作，机器人应能潜到60200米深处（能见 度为5米，以2海里/小时的速度在海潮中 （海浪高23米）移动，并能从离开石油 平台大约50米的中继基地出发进入工作现 场。它能完成目视检査、清除海生物、焊接 区域的无损检査和其它工作。这种机器人被设计成3.2米长、2.7米 宽、2.7米高，采用遥控方式，在某些区域 可以利用预編程序的指令进行自主式控制。 动力源装在机器人本体内，数据采用光缆传 输。要求机器人能以1海里/小时的巡航速 度到达工作现场，在旋转直径2米的工作区 内以12度/秒的旋转角速度和土 0、05米/秒的 线速度移动。移动机构由3个三向可变动径 的推进器组成，在动态控制下，每个推进器 的推力为0.030.G盹。有反作用力时，利 用装有吸盘式末端操作器的三条腿，能使机 器人定位糟度保持在0.15米和 5度以 内。机器人装有两个自由度的手禅，每个手 臂文装有3个肌肉型手指，两个手臂产生2 x 10公斤的力，这样在工作现场就能完成必 要的紧固工作。目前，该机耦人的超声视觉系统、接近 觉传感器和其它传感器已研制成功，其高质 量超声视觉系统分辨率为0.35度、2厘米， 正常图象的祯频为1祯/秒，剖面图象为6 帧/秒，能在黑暗中测出物体与障碍。该机 器人通过真实场景图象与环境模型对比，确 定本身的位置坐标。另外，三维姿态仿真和 定位计算用的软件也已开发成功。现已试制 并作过试验的机器人部件主要有*三维推进 器及其控制机构、三条腿用的吸盘式末端操 作器、单轴机械手、海水压力驱动器、泵、 控制阀、阀用马达以及双自由度“肌肉型驱 动系统”等。4. 其它单位日本九洲大学应用力学研究所海洋公共 研究组于1989年1月研制成功遥控操作式海 洋观测机器人“DRAKE”。该组期望它对疑 问尚多的黑潮和对马暖流作出立体的流速分 布和流重的高精度分析。该机器人还装有借 助趙声波测定海中浮游生物等装置。该机 器人能经受时速12节的商速拖航，能以7厘米的梢确度保按在水下一定深度。三井造船公司对海洋ROV的制造有着 丰富的经验。该厂研制的三井RTV7” 小型自航式水中TV系统，于1985年4月开始 出售。该系统潜深100米的1号已于1986年 底交付海上保安厅，到1987年共为日本国内 外买主制造了20艘，售价850万日元。“三井 RTV-100S” 1987年开始出售，并已投入水 中调査使用，售价550万日元。该厂还担当 了为海洋科学技术中心建造3000米级无人深 潜器和“海豚” 3K潜水机器人的任务，都 已交付便用。日立造船公司从1976年9月开始出俗该 厂乍行设计的“眼球”和“HIROV.15”两 种海洋遥控深潜器。到1987年，前一型号已 出俗34台。“眼球”是一个在直径220毫米 的半球型聚丙烯壳体上装有高清晰彩色摄像 镜头的系统，工作水深100米，操作性能较 好，售价120万日元。“HIROV5”工作 水深150米，装有大功率推进器、自由变换 方向的摄像机、静态摄像机、水中投光器. 方位仪、测深仪、非破坏检査探测器、机械 手，还可以根据不同的使用目的选择附加装1987年日立造船公司还在研制另外两种 机型“HROV.30”（工作水深300米和注 重工作性能的“HIROVa”。日立造栉公司与日本全国渔业协同联合 会合作设立了“促进利用海洋探査中心”，旨 在水产业中扩大销售，推进利用海洋深潜器 的渔业弼査工作。住友重机械公司1985年向日本海洋科技 中心提供“大黄蜂”500海洋ROV制造方案， 并于1986年3月完成。该公司从1986年开始 -种新型ROV的研制，称为“简易型大深度 自航式TV探査装置（UROV）研究”，该项 目汁划四年完成。这种新研制的ROV可以在 水深2000米的海底工作，把海底地貌通过一 根约1味米的光觀传送到船上。这项研制工 作由该公司和海洋科技中心以及住友电气工 业公司三家合作进行。Q.I公司是一家资格较老的水中电视摄 像机制造公可，正在研制超小型无人遥控深 潜器。该厂1982年和海洋科学技术中心共同 研制“DCT300C”自航式水中探査彩色电 视装置，国内订货近40台，售价236万口元。 为了与三井造船公司和口立造船公司出俗的 700800万日元低价的ROV相竞争，又研制 出“DELTA700”超小型自航式水中探査 彩色电视摄像装置，俗价500万日元。国内 订货达20台以上。*DELTA-100w是一种可 在水深100米海域作业从船上进行遥控的观 测记录系统，装有四个推进器，能在水中自 由移动，推进速度约2.5节。200瓦的投光器 上装有两盏灯。其外型尺寸为42X 49X30.5 厘米。该厂以“DCT-300C”和“DELTA 100”为主，试图在海洋ROV市场上提高其 产品的市场占有率。除了以上几种ROV外， 该厂还制订了一个长远的战略方针，就是致 力于大水深、能进行相爭难度水下作业的 ROV的研制，以齐备能适应将来各种需要 的ROV系列。三、西欧各国在西欧各国中开展水下机器人研制和生 产的国家有 英国、法国、韓国、意大利. 瑞士等。这些国家水下机器人的开发晩于美 国，并且产品主要用于军用方面，其中英法 两国较为发达。由于所能收集到的资料有限，这里只能 对西欧各国水下机器人情况作一非常简单的 介绍。法国在军用扫雷机器人方面一直处于世 界领先地位。法国ECA公司自70年代中期 以來已向15个国家的海军销書了近400艘 PAP-104排雷用ROVo英国使用PAP-104 I 型在马岛战争中用来清除水雷，发挥了有效 的作用$比型可以达到水下300米的深度；最新的V型装有新的电子仪器和遥测传送裝 置，能清除人工或其它扫雷工具不能扫除的 水雷，蛍今已有11个国家的海军购买了320多 台V型扫雷器。法国Leti研究中心还研制 成功探测镰结核矿的水下机器人，潜深 4000米。ECA公司目前正在开发自主式水下 机器人。英国也拥有几种扫雷机器人，Mic ROV 是英国OSEL和GEC公司的产品。Minnow 是英国Marconi水下公司的样机。英国除了 军用方面的机器人产品外，还进行了多方面 水下机器人技术的开发。HeriofWR大学 电力电子工程系在无缆水下机器人方面做了 大量車有成效的工作，1981年完成了第一个 水下机器人ANGUS 003,以后又将其发展 成为ANGUS-ROVER穿梭式系统，属于自 主水下机器人。该系还尝试了人工智能的应 用，包捕测试智能单元、控制智能单元和声 纳图象解释智能单元。另外，英国的OSEL公 司1988年计划建造200艘LADYBIRD个人 娱乐用水下ROVeMIN 是由意大利 Ellellronica San GtorfioElsay公司和 Riva Calzoni 公司合 伙为意大利海军制造的排雷用ROV,是一种 小型有线制导潜水器，它可以接收在支扱船 控制台前的操作人员发来的指令，控制台有 一个调整速度和方向的控制手柄，其最大J1 作水深150米。Pluto是意大利Gay-Mazine 公司生产的扫雷器，我国已引进一套。德国MBB公司研制了一种长3.5米， 重1350公斤的PINGUIN B8型ROV扫雷 器。它虽然是遥控的，但与其它大多数 ROV相比，通过程序指令可以做更多的白主 运动。这就意味着减少了操作人员的控制。 PINGUIN每次下水可以携带阿包炸药排除 两个水宙。加拿大国际潜艇公司及其英国子公司 Falrey和澳大利亚水下系统公司联合研制生 产的排系留氷雷RO V系列,重屋为248公斤 772公斤,可以潜到500米深的水下，它的任 务范围类似于其它的排系留水雷的ROV,但 其负载大.一次可以携带较多的排雷炸 药。另外，加拿大国际潜艇公司（简称ISE） 在1985年研制成ARCS潜水器，是无缆遥控 潜水器的典型。因为它的绝大部分元件都是 市场上的定型产品，可琳性和现实性高，是 已商品化了的成熟产品。该潜器原型是为加 拿大水文局研制的用来测绘冰层下海图的， 工作潜深200米。美国海军计划把ARCS改 装成军用，如用于北极冰帽下对潜警戒等， 目前已与ISE公司合作开发。瑞典SUTEC公司研制的排雷用ROV Sea Eagle,部分卖给了瑞典海军。英国1984 年曾用它在红海消扫水雷，因发现了海前从 未见到过的苏制水雷而受到很高评价。民用 “海洋猫头鹰” （Sea Owl） ROV是Sea Eagle的改进型。五、我国水下机器人研制ttf况目前我国水下机器人的研制工作还处于 起步阶段。虽然已经开发了一些产品，但离 实际应用尚有很长的一段距离。另一方面， 我国在海洋开发、海上石油开采以及军事领 域中对水下机器人的需要日益增加并显得日 益迫切。目前我国在海洋考察方面，为了完 成海底观测、取样等作业，一般只好靠潜水 员潜入水下完成。潛水员工作非常艰苦，下 潜深度有限（300米），深潜费用相当昂贵， 而且对潜水员的健康造成很大损务。在石油 开采等方面不得不从国外进口或租用有人或 无人潜水艇。这种水下作业的落后状态，严 重地彩响了我国的海洋开发和建设。水下机 器人在促进海军现代化建设，跟踪世界先进 水平方面的重要意义也是不言而喻的。自1980年开始，科学院沈阳自动化研究 所与上海交通大学船舶及海洋工程系水下工程研究所、中科院声学研究所等十几个单 位，经过三年多协作研制成功我国第一艘无 人有缆遥控潜水器HR-01型，并于渤海和南 海成功地完成两次水下试验。该潜器重两 吨，潜深可达可达200米。它具有完善的水 下观测系统以及推进系统、通信系统、水上 遥控、观测、操作系统、多关节主从式机械 手操作系统、航行与姿态控制系统，能连续 在水下进行观察、取样、切割、焊接等作 业，可用在海底科学考察、海上救捞、江湖 坝底.大桥桥墩和海上钻井平台水下部分结 构检查笹方面。自1983年开始，沈阳自动化研究所开始 研制有缆观测型水下机器人MHY-01w型， 该系统是纯观测型水下机器人，无机械手操 作系统，与“HR-01”型相比，体积小，更 为灵活，只用于水下观测。在完成上述两种产品的定型后，他们又 继续开发“HR-02，型和“HY-02”型。此 两种产品分别为“HRP1”和型 的改进，“HR02型为双机械手操作系统， 可完成更为复杂的水下操作！ fcHY-02w型 增加了主从式机械手，可完成商单的水下 操作。计划于1990年完成aHR-02w型和 HY-02”型产品的定型，提供产品样机。沈阳自动化研究所还与美国Perry公司 合作，冃前已能按国际标准生产中型潜水器 ECON-WSIA。沈阳自动化研究所计划1990年起开发无 缆观测型机器人，预计1995年完成原理性样 机。上海交通大学水下工程研究所到1988 年，经过三年努力，已形成了五种型号无人 .遥控潜水器，SJT-40操作型.SJT-10型准 操作型、SJT-S观察型、HR-1水下机器人 试验装置以及JH-01大坝检査型，其中SJT 型是与加拿大ISE公司联合开发的。另外，中船总公司系统有关单位曾进行 了载人潜水器的研究，深潜救生艇7103已交 给了海军试用，另一条捞雷潜器在抚仙湖成 功地回收了鱼雷。我国的一些单位根据需要还从国外引进 了水下机器人。六、水下无缆机器人从60年代末起一些大学和研究机构开始 投入力量从事无缆水下机器人的开发。华盛 顿大学物理实验室研制了两台样机，称为 SPURV I和SPURVI,主要用于海洋研究 中的某些参数测量，测量结果用磴带记录仪 加以记录。SPURV有两个导航系统.一 个是等压线导航，另一个是地球坐标导航， 以银锌电池做为动力，由于当时的发展水平 所限，该系统没有引入人工智能。华盛顿大 学还研制了UARS北极研究潜器，其主要用 途是绘制北冰洋冰面下部的形状图。英国的HcrioWstt大学电力电子工程 系为了解决在深水作业时声学通信范国内不 能解决的问题，提出了穿梭式工作方式概念， 将 ANGUS003 发展成为 ANGUS-ROVER 穿梭系统，在有缆的“母体”潜器ANGUS 携带“梭ROVER到要求的深度后，在确 定的工作地点附近，放出ROVER.无缆的 ROVER可以独立执行它的任务，“母体” 与“梭”之间采用声学通信，通过常规的脐 带电线经“母体”向水面设备转发。这种方 式使通信便可靠，并使声学通信以水平方式 短程地进行。同时，滅少了 ROVER的下 潜时间，因而电池的寿命相对地延长了。 ROVER属于自主式水下机器人，而在复杂 的结构物中穿行。该潜器采用带宽压缩办法 传送电视和声图象，其图象在控制模式时采 用低分辨率256X256,而在检査模式时采用 高分卿率512X512,灰度取6。该系还尝试了人工帘能的应用，有三个 主要的人工智能单元，测试智能单元，其功 能是利用知识库存入的多种算法对测最数据 进行处理，例如滅少测駅噪音。控制扫能单 元把航向、奇度和位置的控制器作为算法知 识库，还收藏产生式规则，用来选择适当的 测量楡入，并根据当前的任务要求执行相应 的控制。声纳解释智能单元处理安装在潜器 上的扇形扫描声纳产生的惊始数据，识别出 在视野中感兴趣的物体。美国的New Hampshir大学研制出 EAVEEAST系统。该系统经过三代的演 变，成功地应用了人工智能。该潜器的基于 知识的系统分为高级与低级两部分，高级部 分处理的内容包括，数擔评价、状态评价. 监控和引导.低级部分包括宴施管理、传感 器管理和系统监视。1987年10月该系统在美 国Winnipesavkee湖中演示了进行水下侦察 的情况。这次演示使用两台无缆水下机器 人，彼此町以进行编队航行，侦察肘进行动 作协调以躲避搜索。EAVE-EAST实现了 人工智能导航定位和避障试验。加拿大国际潜艇工程公司（简称ISE） 在1985年研制成ARCS无缆遥控潜水器，另 一艘用于研究海水底层特性的DOLPHN已 出售给美国海军并熏新命名为SEALIONoARCS原型是为加拿大水文局研制的， 用来进行测绘冰层下的海图。它的主要性能 如下：长度6.4米直径0.82 米重量（空气中1820公斤航速5节续航力50海里潜深300米推进动力2 x 1马力无刷直流 电机电能2 x 10千瓦时操镉电 池羅上控制设备3 x 16位微机一台水 面备用IBM-PC微机数据存储没备3M60兆字节礁带驱 动器仪器Oceano长基线定位系统Robertson电罗经Ametek多普勒声纳 Mesotech避磁声纳 Mesotech数字回波测 深仪箱度定位 5米深度 1米ARCS典型的操作过程如下*在冰孔下海中悬挂四个定位用应答器和 两个遥测传感器以及一个定位用换能器。将 ARCS潜水器通过冰孔进行布放。潜水器按 预先输入的程序规定的路线进行运动，同时 将深度、高度和定位数据记录在磁带上。测 査任务完成后，潜器返回原先的布放点，进 行回收c数据磁带可回放，以进行冰层下海 图测绘c潜器的遥控是通过每抄传递50位的 移频键控环节来述到的。这样低的数据传输 率是由于受到浅的冰卜环境的多道约束的限 制，这样就要求潜器本身具有高智能度和一 些新的操作接口方法。潜器的控制是按照实 际战斗潜艇拒挥结构用计算机进行模拟的， 共分为五个部分，艇长、观海、观通、轮机 和检测C美国海军计划把arcs改装成军用，如 用于北极冰帽下对潜警戒等，已与ISE公司 合作开发。目前他们遇到的主要困难是现阶 段无缆遥控潜水器的一些固有的先天不足之 处，潜水器本身的能源緒备低，活动半径 小，作立时间短）智能度低，无法执行具有 一定难度的任务，如不能对发现的目标进行 鉴别，甚至连目标的大小也辨別不出，只能 做到发现异物后，立即返航某些传感器和 仪器精度尚不能令人满意，如已花了几十万 美元研制的高度计，至今未过关，如同虚设， 根本无法做海底等高航行等机动。由此可 见，无缆遥控潜水器要真正达到对潜警戒等 这类军事活动的要求，尚具有相当大的一段产品介绍在非传统ft#申工作的机器人董其莘所谓机器人的非传统应用是指除了在工 厂的结构环境中以外的那些应用领域，包括 医疗保健、生活服务、核电姑、电力、农 业、食品.建筑、水下、空间和军事应用等 方面。许多小型的、具有转殊地位的生产厂家 正在非传统应用中显示其作用。它的发展经 费来自政府、高等院校和合作研究。研究项 目包括，核工业中的遥控机械手；高等院 校、服务性行业和医学领域使用的小型机器 人$水下机器人可移动式机器人、国防部 提供资金研制的战场机器人，美国航空航天 局(NASA)资助的空间站机器入。由于在汽车制造业中大量采用机器人 (例如点焊、搬运和喷漆，美国机器人丄 业在1982至1985年间获得了校快地增长。 1986至1987年汽车工业紧缩，导致了机器人 销量的下降。最近由于非汽车工业用户(包 括电子、宇航、仪表制造、食品加工、制造和包 装工业的增加，销斌又有适度増长。专家 预测：非传统的机器人应用将比80年比初期 在汽车工业中应用增长的还要快一些，其原 因是可能的应用和用户是大童的。为了使这 种可能性变成现实，我们必须首先克服技术 上的障碍并开始太量生产廉价的、灵活的和 坚国的设备6新的机器人应用必须满足传统的准则 例如资金回收情况，能否提滿产品质童和产 量等。机器人还可用于改善老人和行动困难 人的生活质量。此外，非传统任务应用的机 器人将在无操作人员的危险环境中工作而表 现出其待殊的价值。若干年前，人们已认训列了在核工业中 应用机器人的意义，减少操作人员所受的辐 射剂鼠；改进维修工作，减少废弃物；大大 降低费用。未来的机器人也将在对人危险的 空间和水下工作。它们将代替人去完成例行 的和必需的任务。非传统应用面临着许多社会的和技术的 障碍，其中包括，实用性、可靠性和效费 比。然而，首要的问题是安全性。机器人工 作时必须对操作人员是安全的。在解决这个 问题时，语音和手动的超越控制将起肴关键 的作用。在非传统任务中使用的机器人还应具有 下魁功能*能感觉、识别和分析环境，并对环境 作出反应。如果需要还可具备其它新功能。机动性，并具备在非结构环境中通行 的能力。具有通过观察.传感器、经验和推理 进行学习的人工智能。具有半自主工作和在危险环境中工作 的能力。人在回路中的临场感遥控，应具有手 动超越控制和话音控制的功能。oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo 差距。果设想到2000年将差距缩小为5年的话，必关于水下无缆机器人，我国目前的研究 须用12年左右的时间去完成国外花大约20年 工作比国外先进国家起步晚15年到20年，如 时间所做的工作。这是一个艰巨的任务。