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美海军新锐武器:水下机器人

供稿人:istis  供稿时间:2005-9-14   关键字:水下机器人  AUV  ROV  
据英国《简氏防务周刊》(Jane's Defence Weekly,http://jdw.janes.com/)近日报道,美国海军提出在未来5—10年内发展五大新锐武器,以进一步提高本土防御作战能力,水下机器人是其中之一。
 
新闻关键词:4种级别,9大功能
 
根据《无人驾驶水下运载工具总体规划》,美海军计划研制和部署4种不同级别的水下机器人。第一个级别为便携式水下运载工具,整套系统总重量虽然不足45公斤,水下续航能力却达10—20小时。第二个级别是轻型水下运载工具,重226公斤,续航20—40小时。第三个级别是重型无人驾驶水下运载工具,可续航40—80小时。第四种是巨型无人驾驶水下运载工具,排水量达10吨,续航能力更强,可以与水面舰艇和潜艇配合行动。美海军计划到2020年,装备1000套水下机器人,建成一支战斗力不容小觑的“水下无人舰队”。
 
根据《无人驾驶水下运载工具总体规划》,美军将无人水下舰队未来的作战功能分为9个方面:(1)无人侦察,包括使用各个级别的运载工具,在美军人员和潜艇无法进入的区域,进行情报搜集、监视和侦察方面的工作;(2)部署能够发现和摧毁敌军水雷的无人作战系统;(3)执行反潜作战任务;(4)作为水下运载工具,运送包括特种部队所需的装备,或在某一水域散播自动监视器等;(5)反恐,防范可能从海上发起的针对美国的恐怖袭击;(6)承担通讯和导航任务;(7)进行电子战,干扰敌军通信网络;(8)作为诱饵,猎杀敌方潜艇;(9)进行远程火力攻击[1][2]
 
新闻背景:水下机器人
 
水下机器人诞生于20世纪50年代初。当今世界各国如美国、英国、法国、意大利、俄罗斯、日本及瑞典等国,都已开发出各种类型的水下机器人,而且各自具有一定的技术优势,它们的身影出现在石油开采、海底矿藏调查、救捞作业、管道电缆敷设和检查及军事作战等领域。
 
按照无人潜水器与水面支持设备间联系方式的不同,水下机器人可以分为两大类:一类是有缆水下机器人,又称为水下遥控运载工具(Remotely Operated Vehicle,简称ROV)。另一类是无缆水下机器人,又称为水下自主式无人运载工具(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)。无缆水下机器人代表了水下机器人的发展方向。
 
水下机器人总体发展趋势[3]具体表现在:
 
专业化程度越来越高――这是市场和技术的共同需求。一种型式的水下机器人不可能完成所有的任务,无论是适于高海况的大型水下机器人,还是小型观察型机器人,它们都将只针对某个特殊的需求,配置专用设备,完成特定任务。
 
ROVAUV并存ROV更加实用可靠,AUV技术更加成熟――当代遥控机器人系统的发展特点是致力于操作者与机器人的人机交互控制, 即遥控加局部自主系统构成完整的监测遥控操作系统, 实现实时操控和信息实时处理。ROV技术的发展,将致力于提高观察能力和顶流作业能力,加大数据处理容量,提高操作控制水平和操纵性能,完善人机交互界面,使其更加实用可靠。今后,AUV将向远程化、智能化发展,其活动范围在250~5000公里的半径内,这就要求有能保证其长时间工作的动力源。在控制和信息处理系统中,采用图像识别、人工智能技术、大容量的知识库系统, 以及提高信息处理能力和精密导航定位的随感能力等。
 
群体机器人成为现实――协同作业,共同完成更加复杂的任务,是机器人技术的发展趋势。水下机器人将利用智能传感器的融合和配置技术及通过网络建立的大范围通讯系统,建立机器人相互间及机器人与人之间的通信与磋商机理,完成群体行为控制、监测与管理及故障诊断,实现群体作业。

新闻补充:几个主要国家最新报道
 
英国Sub-Atlantic公司近日推出两种作业型电动水下机器人(图1)。COMANCHE是一个37.5kw/50HP小型ROV系统,载有2个具有7项功能的机械手,装载了7个推进器,潜深达2000/3000米;MOHICAN适用于强对流区域,可使用高压水下喷枪对石油平台进行清洗[4]。Sonsub与Harvey Gulf International Marine签定造船合同,后者为前者建造长76.86米的ROV支撑母船(带动力定位),用以在墨西哥湾进行水下调查、地球物理数据采集以及水下建筑作业的监视和观测。预计工程将于2006年3月完工[5]
 
图1 COMANCHE & MOHICAN
 
美国C&C公司还在为建造下一代AUV不遗余力。即将诞生的C-Surveyor II AUV将包括多束回音器,线性调频脉冲侧扫描声纳,线性调频脉冲浅地层剖面仪,CTD系统和沼气检测器。C&C还准备在2005年11月为C-Surveyor II AUV安装一个比原来精度高出5倍的动态聚焦(DF)侧扫声纳系统[6]
 
近日,由来自日本静冈大学、JAMEST、长崎大学,以及英国南安普敦海洋研究中心的科技人员组成的科考小组借助日本Kaiko水下机器人将一种微小的单细胞有孔虫从马里亚纳海沟10896米海床沉积物中拔了出来[7]
 
加拿大ISE公司为其AUV(图2)向LinkQuest公司订购了两套作用距离达5000米的高精度超短基线定位系统,该AUV主要被NOAA用于深海生物研究、极地和深海海洋石油调查勘探、墨西哥湾海底天然气的泄露探测等[8]
 
图2 装有LinkQuest TrackLink 5000 USBL系统的AUV
 
在863计划机器人技术主题的支持下,我国的哈尔滨工程大学与甘肃长城水下高技术公司联合开展了“堤坝安全检测水下机器人”研制工作,开发出以模块化水下遥控机器人为载体,以声、光、电磁多种探测和导航传感器构成的具有高性能综合探测能力的TB-1型堤坝安全检测水下机器人。该机器人系统可以检测坝体表面和坝体内部结构的变异,适用于清水环境和混水环境,工作深度可达水下300米[9]。 
参考文献
[1] 空中水下都有重点防御本土,美海军研发五大武器 2005-08-26
 
[2] The Navy Unmanned Undersea Vehicle<UUV>Master Plan 2000-04-20 http://www.auvsi.org/resources/UUVMPPubRelease.pdf
 
[3] 水下机器人的研究现状与发展趋势
机器人技术与应用 2004,(4) 43~47
 
[4] Sub-Atlantic Launch Comanche and Mohican Electric ROVs 2005-02-26
 
[5] Sonsub Contracts New 252ft Vessel
 
[6] C-Surveyor II AUV Delivered to C & C Technologies, Inc. 2005-6-10
 
[7] Life flourishes at crushing depth 2005-02-08
 
[8] LinkQuest Sells Two TrackLink 5000 USBL Systems to ISE
 
[9] 我国研制出堤坝检测机器人 可水下搜救打捞

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