极地海洋的许多区域长年被海冰覆盖 ， 对海冰特征和冰下海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介绍 ， 极地科考一直是水下机器人发展的重点方向 。 近些年来 ， 沈阳自动化研究所先后有4种类型6台套无人水下机器人参加了8次极地科考 ， 为我国极地科考作出了重要贡献 。
“自主水下机器人在极地科考中主要承担三方面的任务 。 ”李阳说 ， “一是对浮冰的观察和探测 ， 了解其厚度、状态以及运动情况等；二是测量水体参数 ， 包括水的深度、温度、盐度等；三是进行海底地形地貌的精细探测 ， 在此基础上也可以发现海底的一些矿产资源 。 ”
传统的海冰考察方法 ， 是在海冰上钻孔 ， 这种方法效率比较低 ， 而且获得的数据有限 ， 具有很大的局限性 。 自主水下机器人则不受海冰的影响 ， 可以到达一些人无法到达的区域 ， 更大范围、更大深度以及更长时间地进行科学考察 。 而且 ， 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 。
“科考人员可以通过水下机器人上安装的摄像机、照相机以及成像声呐等成像设备 ， 直观地观察极地的水下世界 。 ”李阳说 。
李硕说：“本次将自主水下机器人应用于北极科考任务 ， 让我们更加了解科学家们对于智能机器人技术的需求 。 科研团队将以此为起点 ， 将技术创新与科学需求紧密衔接 ， 不断优化和升级 ， 为今后开展北极科考更大面积的探测作业提供更加智能的技术手段 ， 助力科学家获得更多有价值的数据和信息 。 ”
功能先进
可达万米之深 ， 可到几千公里之远 ， 应用领域越来越广泛
早在20世纪70年代 ， 一些国家就开始研发用于极地考察的无人水下机器人 ， 目前已有多种类型 ， 主要包括遥控式（有缆）和自主式（无缆）两种 。
李阳介绍 ， 我国从20世纪80年代开始进行水下机器人的研发 ， 当时沈阳自动化研究所是主要的研发单位之一 。 “但极地科考水下机器人的飞跃发展主要是在近10多年 ， 这期间我们先后研发出‘海极号ROV’‘北极ARV’和‘探索AUV’等水下机器人 ， 参加了多次极地科考 ， 都实现了成功应用 。 ”
近年来 ， 面向国家重大需求 ， 沈阳自动化研究所一直致力于推动水下机器人的谱系化发展 ， 如今从深度上已经实现了从水面到水下1.1万米全覆盖 ， 航程上也实现了几公里到几千公里全覆盖 。 “我们团队主要还是侧重于无人水下机器人的研发与应用 ， 目前我国无人水下机器人在主要功能和性能指标方面 ， 都已经达到国际先进水平 。 ”李阳说 。
随着水下机器人谱系化发展 ， 其应用领域也越来越广泛 ， 面临的作业环境也越来越极端和复杂 。 李阳告诉采访人员 ， 除了极地外 ， 目前他们还在青藏高原的高原湖、太平洋的马里亚纳海沟持续开展科学考察 。 “这些都是非常极端和复杂的环境 ， 对无人水下机器人的自主控制技术提出了很高的要求 。 我们需要在有限的空间搭载更多的传感器 ， 这对总体的布局和电池的兼容性都提出了重大挑战 。 ”
未来 ， 世界自主水下机器人的发展将朝着更智能化的方向发展 ， 具备更强的环境适应性和更强的协同作业能力 。
【水下机器人 极地显身手（科技视点）】“我们原来的自主水下机器人大多是属于预编程式的 ， 在下水之前科研人员已经提前给它预设好程序 ， 告诉它目标和行走的路径 。 ”李阳表示 ， 将来随着智能化的发展 ， 人为介入将越来越少 ， 自主水下机器人会变得越来越聪明 ， 发挥的作用越来越大 。