水下機(jī)器人的發(fā)展史是怎樣的

機(jī)器人可以進(jìn)行深海探測。深海采集。深海維修。 開發(fā)海洋是人類在二十一世紀(jì)面臨的重大課題，而探索、考察和有效利用國際海域和海底區(qū)域是對我國發(fā)展海洋高技術(shù)和未來海洋產(chǎn)業(yè)提出的挑戰(zhàn)。 沈陽自動化研究所是國內(nèi)外有影響的研究與開發(fā)水下機(jī)器人并形成產(chǎn)品的科學(xué) 研究實體之一，首創(chuàng)我國第一臺有纜遙控和無纜自治水下機(jī)器人。從某種意義上講，沈陽自動化研究所的水下機(jī)器人各階段的技術(shù)成果代表了我國在這一技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展水平與過程。作為中國科學(xué)院“知識創(chuàng)新”工程先進(jìn)制造基地的一部分，沈陽自動化研究所二十年來在水下機(jī)器人研制與應(yīng)用方面為國家水下裝備技術(shù)，特別是海洋重要裝備技術(shù)及海洋開發(fā)發(fā)揮了不可替代的重要作用。 該所擁有一支理念超前，訓(xùn)練有素、經(jīng)驗豐富、技術(shù)全面的設(shè)計隊伍。水下機(jī)器人實驗室配備了齊全、先進(jìn)的試驗設(shè)備和條件，3個深水模擬壓力罐可分別進(jìn)行水下1000米、1500米、7200米水深的水下模擬試驗。長20米、寬12米、深9米的試驗水池可做各種水下機(jī)器人整機(jī)性能試驗和調(diào)試?，F(xiàn)已形成了大、中、小型水下機(jī)器人系列產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，并在國際、國內(nèi)開展了各種水下工程作業(yè)。 早在70年代末期，前瞻性地考慮到海洋是一個廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，從長遠(yuǎn)看以海洋為背景來發(fā)展機(jī)器人科學(xué)技術(shù)，是一項具有開拓性的工作，中國科學(xué)院又具有多學(xué)科綜合性的研究開發(fā)能力，因此準(zhǔn)備在全院組織力量，支持這一重大項目的實施。1977年召開的中國科學(xué)院自然科學(xué)學(xué)科規(guī)劃會議將發(fā)展機(jī)器人項目列入規(guī)劃。蔣新松院士在當(dāng)年組團(tuán)赴日考察回國后提出了發(fā)展水下機(jī)器人的設(shè)想。從此，沈陽自動化研究所鎖定了“下海”為海洋開發(fā)服務(wù)，搞智能機(jī)器在海洋中的應(yīng)用研究的戰(zhàn)略目標(biāo)，決心“要下五洋捉鱉”。1983年該項課題正式列為中國科學(xué)院重點課題，開創(chuàng)了智能機(jī)器人科學(xué) 研究領(lǐng)域，為水下機(jī)器人的研究開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 二十年來，“水下機(jī)器人”由院重點，進(jìn)而持續(xù)列入“六五”、“七五”、“八五”、“九五”和“十五”國家重點項目，成為國家863計劃自動化領(lǐng)域智能機(jī)器人主題項目的重點內(nèi)容。沈陽自動化研究所通過建立機(jī)器人示范工程基地，已開發(fā)出多種型號的水下機(jī)器人產(chǎn)品，應(yīng)用于水下觀測、海上作業(yè)以及救撈工程等。又通過國際合作，研制成功了6000米水下機(jī)器人，使我國水下機(jī)器人研究與開發(fā)達(dá)到國際先進(jìn)水平。 RECON-IV水下機(jī)器人具有較強(qiáng)功能和可靠性，已成為國際知名品牌，生產(chǎn)的多臺設(shè)備出口國際市場，還有的長年在為南海石油鉆井平臺提供技術(shù)服務(wù)；“海潛一號”和“金魚號”輕型水下機(jī)器人在沿海和內(nèi)湖地區(qū)的水下探查、考古等作業(yè)起到重要作用；“海潛二號”水下機(jī)器人以其強(qiáng)作業(yè)功能為國家安全提供了有力的技術(shù)支持；用于海底光纜埋設(shè)的爬行式水下機(jī)器人“海星號”是我國第一臺灣 海峽底自走式海纜埋設(shè)機(jī)，目前已完成研制工作并投入實際應(yīng)用。 作為總體單位在國家“863”計劃支持下完成的潛深1000米“探索者”和潛深6000米“CR-01”、“CR-02”無纜自治水下機(jī)器人標(biāo)志著我國自治水下機(jī)器人技術(shù)在國際上處于領(lǐng)先地位。6000米水下機(jī)器人工程項目是國家“863”計劃項目的重中之重。通過與俄羅斯合作，實施研制成功了6000米水下機(jī)器人，并于1995年8月完成了深海試驗。6000米水下無纜自治機(jī)器人的研制，涉及到自動化、計算機(jī)、水聲、深潛、水動力、材料、能源等各種專業(yè)，需要解決水中通訊、高壓密封、自主航行控制、動力系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、各種信息的采集和處理、特種材料以及可靠性等高技術(shù)。“CR-01”自治水下機(jī)器人多次成功地完成了太平洋水域深海資源的調(diào)查。為了進(jìn)一步提高水下6000米自治機(jī)器人的可靠性、實用性、后勤保障能力、機(jī)動性和續(xù)航能力，使其由可用樣機(jī)發(fā)展為實用樣機(jī)，1996年8月起正式實施了水下6000米自治機(jī)器人的工程化項目。其目標(biāo)是為中國大洋協(xié)會進(jìn)行大洋調(diào)查提供水下6000米自治機(jī)器人實用樣機(jī)。工程化的主要工作是提高原樣機(jī)的可靠性，達(dá)到實用化的目的。試驗表明，經(jīng)過工程化改進(jìn)后的CR-02水下6000米無纜自治機(jī)器人性能卓越，可靠性高，能執(zhí)行所賦予的使命，從而實現(xiàn)了自治水下機(jī)器人從手編程型向監(jiān)控型的轉(zhuǎn)變，技術(shù)水平又上了一個臺階。有關(guān)專家認(rèn)為，該水下機(jī)器人是目前世界上最先進(jìn)的洋底探測設(shè)備。CR系列高性能水下機(jī)器人能進(jìn)行六千米深水錄像、照相和海底地勢與剖面測量、水文測量、海底多金屬結(jié)核豐度測定，海底沉物目標(biāo)搜尋和觀察，自動記錄各種數(shù)據(jù)包含圖像和機(jī)器人水下運動軌跡及其坐標(biāo)位置，還可按預(yù)編程航行和工作，自動避障，具有故障自診斷和應(yīng)急上浮功能，并能提供指令遙控。這表明，中國已有圓滿解決這些高技術(shù)的能力和手段，而且已進(jìn)入洋底多金屬結(jié)核資源探測應(yīng)用的實用階段。6000米水下機(jī)器人的研制成功，使中國一躍成為世界上具有研制這種自治水下機(jī)器人能力的少數(shù)幾個國家之一，它可到達(dá)世界上除海溝之外的全部海底區(qū)域，即全部有經(jīng)濟(jì)前景的海底，占海洋面積的98％，為中國進(jìn)軍國際海洋區(qū)域、開發(fā)大洋資源提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段和工具。 該所目前正在研制潛深7000米水下載人機(jī)器人DD又被稱作“海底衛(wèi)星”，預(yù)計將在2005年投入使用。這意味著中國將擁有對包含深海海溝在內(nèi)的復(fù)雜海域進(jìn)行詳細(xì)探測的能力，中國開發(fā)海洋資源的步伐將大大加快。目前，世界上只有俄羅斯、美國、日本等國家擁有類似潛深的水下載人機(jī)器人。在可預(yù)見的將來，在此基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的開發(fā)，中國的水下載人機(jī)器人將有可能探測深達(dá)1萬多米的世界最深海溝馬里亞納海溝。水下載人機(jī)器人主要用于海洋科考、海底資源探測，是中國863高新技術(shù)計劃“十五”期間（2001年至2005年）的重點攻關(guān)課題。 此次研制的潛深7000米水下載人機(jī)器人，由該所聯(lián)合中國船舶重工集團(tuán)等機(jī)構(gòu)與俄羅斯科學(xué)院共同研制。其中，機(jī)器人制造的核心技術(shù)由中方負(fù)責(zé)，俄羅斯提供如鈦合金耐壓殼等維護(hù)生命安全方面的技術(shù)。根據(jù)協(xié)議，中國將享有對機(jī)器人的全部自主知識產(chǎn)權(quán)。 由國家海洋局主持的中國第二次北極科學(xué)考察裝備了沈陽自動化研究所研制的中型ROV“海極號”水下機(jī)器人，2名科技人員隨船出征。這是沈陽自動化研究所研制的水下機(jī)器人首次參加北極科學(xué)考查。據(jù)報道，中國第二次北極科考隊進(jìn)入北冰洋的浮冰區(qū)后，“海極號”水下機(jī)器人開始投入使用。該機(jī)器人可以在300米深度自由運動，進(jìn)行攝像、觀察、測量、作業(yè)等，并利用仰視聲吶系統(tǒng)觀測海冰的厚度，具有作業(yè)時間長、范圍廣、安全性高、科考數(shù)據(jù)直觀、事后處理和分析容易等人和其它設(shè)備沒法比擬的優(yōu)勢。水下機(jī)器人在北極冰區(qū)進(jìn)行冰層厚度等一系列科考示范應(yīng)用在國內(nèi)還是首次，對擴(kuò)充水下機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域具有非常重要的意義。 水下機(jī)器人技術(shù)系列成果曾獲國家、科學(xué)院、遼寧省科技進(jìn)步獎及世界發(fā)明博覽會金牌獎等20余項，其中“CR-01”6000米自治水下機(jī)器人獲1995年度中國科學(xué)院科技進(jìn)步特等獎和綜合特大獎。 沈陽自動化研究所在水下機(jī)器人研發(fā)過程中一貫采取開放、合作的工作模式，與美國、俄羅斯、意大利的一些研究單位和公司有著良好的合作經(jīng)歷和關(guān)系，與國內(nèi)中國船舶科學(xué) 研究中心、中國科學(xué)院聲學(xué)研究所、哈爾浜工程大學(xué)、上海交通大學(xué)、華東船舶工程學(xué)院等相關(guān)優(yōu)勢單位形成了友好、有效的合作網(wǎng)絡(luò)。為了適應(yīng)水下機(jī)器人的進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，該所擬在沈陽渾南開發(fā)區(qū)建設(shè)更大規(guī)模的水下機(jī)器人試驗和生產(chǎn)基地。 人類當(dāng)今正面臨著人口、資源和環(huán)境三大難題。隨著各國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和世界人口的不斷增加，人類消耗的自然資源越來越多，陸地上的資源正在日益減少。為了生存和發(fā)展，海洋開發(fā)勢在必行。 海洋占地球表面積的71％，擁有14億立方公里的體積。在海底及海洋中，蘊藏著極其豐富的生物資源及礦產(chǎn)資源。在6000米以下的大洋底部仍有生命存在，這種在極端條件下的生命，格外受到生物學(xué)家的重視。大洋底部還沉積著極為豐富的多金屬結(jié)核，尤以銅、錳、鎳、鈷含量最高，估計儲量為l.7萬億噸。海底錳的藏量是陸地的68倍，銅的藏量為22倍，鎳為274倍，制造核彈的鈾的儲藏量高達(dá)40億噸，是陸地上的2000倍。海洋還是一個無比巨大的能源庫，天然氣水合物總量相當(dāng)于陸地燃料資源總量的2倍以上。海底貯存著1350億噸石油，近140萬億立方米的天然氣。因此，洋底的探測和太空探測類似，同樣具有極強(qiáng)的吸引力、挑戰(zhàn)性。 1991年，中國被聯(lián)合國批準(zhǔn)為第五個深海采礦先驅(qū)投資者，承擔(dān)30萬平方公里洋底的探測任務(wù)，并最終擁有對礦產(chǎn)資源最豐富的7.5萬平方公里海域的優(yōu)先開采權(quán)。中國政府已把海洋開發(fā)作為21世紀(jì)的國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展戰(zhàn)略重點之一。 水下機(jī)器人是多種現(xiàn)代高技術(shù)及其系統(tǒng)集成的產(chǎn)物，對于我國海洋經(jīng)濟(jì)、海洋產(chǎn)業(yè)、海洋開發(fā)和海洋高科技具有特殊的重要意義。發(fā)展水下機(jī)器人，并將其作為海洋戰(zhàn)略制高點，提升我國海洋重大裝備水平，為海洋支柱產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)提供成套技術(shù)與先進(jìn)裝備保障，為海洋未來產(chǎn)業(yè)和國家海洋戰(zhàn)略創(chuàng)造有利條件與國際競爭能力，并將強(qiáng)大的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，轉(zhuǎn)換成為強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)開發(fā)優(yōu)勢，是沈陽自動化研究所歷史性的必然抉擇，更是其使命性的鄭重承諾。