水下机器人也称作潜水器(UnderwaterVehicles),准确地说,它不是人们通常想象的具有人形的机器,而是一种可以在水下代替人完成某种任务的装置,其外形更像一艘潜艇。无人潜水器可以分为有缆水下机器人(ROV)和无缆水下机器人(AUV)两种。根据运动方式不同可分为拖曳式、移动式和浮游式三种。主要由水面设备(包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等)和水下设备(包括中继器和潜水器本体)组成。
一、水下机器人的发展历程回顾
回顾水下机器人的发展历史,我们从中可以看到人类征服海洋的进程。最早出现的潜水器是载人潜器,这是人们在设计潜水球和潜艇微型化的基础上研制出来的,主要是替代潜水员在深海中进行潜水作业,可进行海洋考察、打捞、水下作业和救生。
世界上第一台载人潜器叫ArgonauttheFirst,是由西蒙·莱克于年制造的。从20世纪60年代中期到70年代中期是载人潜器发展的鼎盛时期,其技术发展得较为成熟,此后逐渐进入低谷。随着计算机技术的发展,美国、俄罗斯、日本等国先后研制出无人潜器,即水下机器人,它比载人潜器要小,也更灵活。
后来按照水下机器人与母船间有无电缆连接将其分为有缆遥控水下机器人(ROV)和自治水下机器人(AUV)。ROV通过电缆由母船向其提供动力,人在母船上通过电缆对ROV进行遥控。而AUV自带能源,依靠自身的自治能力来管理和控制自己以完成人赋予的使命。
早在20世纪50年代,有几个美国人想把人的视觉延伸到神秘的海底世界,他们把摄像机密封起来送到了海底,这就是ROV的雏形。年美国研制成功了世界上第一台ROV─“CURV1”,如图1所示,它与载人潜器配合,在西班牙外海找到了一颗失落在海底的氢弹,由此引起了极大的轰动,ROV技术开始引起人们的重视。
图1早期的ROV─CURV1
另外,当时发生的石油短缺使得油价提高,刺激着近海石油开发业的发展,同时也促进了ROV的迅猛发展。到了70年代,ROV产业已开始形成,ROV在海洋研究、近海油气开发、矿物资源调查取样、打捞和*事等方面都获得广泛的应用,是目前使用最广泛、最经济实用的一类潜水器。ROV的最大下潜深度可达一万米。图2和图3为美国CURV2和CURV3型ROV,这是在CURV1的基础上不断改进而产生的功能更完善的ROV。
图2CURV2型ROV
图3CURV3型ROV
20世纪50年代末期,美国华盛顿大学开始建造第一艘无缆水下机器人——“SPURV”,这艘AUV主要用于水文调查。从60年代中期起,人们开始对无缆水下机器人产生兴趣。但是,由于技术上的原因,致使AUV的发展徘徊多年。随着电子、计算机等新技术的飞速发展及海洋工程和*事方面的需要,AUV再次引起国外产业界和*方的