水下機器人.doc

水下機器人無人遙控潛水器，也稱水下機器人。它的工作方式是。由水面母船上的工作人員，通過連接潛水器的臍帶提供動力，操縱或控制潛水器，通過水下電視、聲吶等專用設備進行觀察，還能通過機械手，進行水下作業(yè)。目前，無人遙控潛水器主要有，有纜遙控潛水器和無纜遙控潛水器兩種，其中有纜避控潛水器又分為水中自航式、拖航式和能在海底結(jié)構(gòu)物上爬行式三種。特別是近10年來，無人遙控潛水器的發(fā)展是非?？斓?。從1953年第一艘無人遙控潛水器問世，到1974年的20年里，全世界共研制了20艘。特別是l974年以后，由于海洋油氣業(yè)的迅速發(fā)展，無人遙控潛水器也得到飛速發(fā)展。到1981年，無人遙控潛水器發(fā)展到了400余艘，其中90以上是直接；或間接為海洋石油開采業(yè)服務的。1988年，無人遙控潛水器又得到長足發(fā)展，猛增到958艘，比1981年增加了110。這個時期增加的潛水器多數(shù)為有纜遙控潛水器，大約為800艘上下，其中420余艘是直接為海上油氣開采用的。無人無纜潛水器的發(fā)展相對慢一些，只研制出26艘，其中工業(yè)用的僅8艘，其他的均用于軍事和科學研究。另外，載人和無人混合理潛水器在這個時期也得到發(fā)展，已經(jīng)研制出32艘，其中28艘用于工業(yè)服務。1天人有纜潛水器研制與發(fā)展。無人有纜潛水器的研制開始于70年代，80年代進入了較快的發(fā)展時期。1987年，日本海彈積。學技術(shù)中心研究成功深海無人遙控潛水器“海鲀3K”號，可下潛3300米。研制“海鲀3K”號的目的，是為了在載人潛水之前對預定潛水點進行調(diào)查而設計的，供專門從事深海研究的，同時，也可利用“海鲀3K”號進行海底救護?！昂ｗ?K”號屬于有纜式潛水器，在設計上有前后、上下、左右三個方向各配置兩套動力裝置，基本能滿足深海采集樣品的需要。1988年，該技術(shù)中心配合“深海6500”號載人潛水器進行深海調(diào)查作業(yè)的需要，建造了萬米級無人遙控潛水器。這種潛水器由工作母船進行控制操作，可以較長時間進行深海調(diào)查。這種潛水器可望在1992年內(nèi)建成，總投資為40億日元。日本對于無人有纜潛水器的研制比較重視，不僅有近期的研究項目，而且還有較大型的長遠計劃。目前，日本正在實施一項包括開發(fā)先進無人遙控潛水器的大型規(guī)劃。這種無人有纜潛水器系統(tǒng)在遙控作業(yè)、聲學影像、水下遙測全向推力器、海水傳動系統(tǒng)、陶瓷應用技術(shù)水下航行定位和控制等方面都要有新的開拓與突破。這項工作的直接目標是有效地服務于200米以內(nèi)水深的油氣開采業(yè)，完全取代目前由潛水人員去完成的危險水下作業(yè)。 在無人有纜潛水技術(shù)方面，始終保持了明顯的超前發(fā)展的優(yōu)勢。根據(jù)歐洲尤里卡計劃，英國、意大利將聯(lián)合研制無人遙控潛水器。這種潛水器性能優(yōu)良，能在6000米水深持續(xù)工作250小時，比現(xiàn)在正在使用的只能在水下4000米深度連續(xù)工作只有l(wèi)2小時的潛水器性能優(yōu)良的多。按照尤里卡EU-191計劃還將建造兩艘無人遙控潛水器，一艘為有纜式潛水器，主要用于水下檢查維修；另一艘為無人無纜潛水器，主要用于水下測量。這項潛水工程計劃將由英國；意大利、丹麥等國家的l7個機構(gòu)參加。英國科學家研制的“小賈森”有纜潛水器有其獨特的技術(shù)特點，它是采用計算機控制，并通過光纖溝通潛水器與母船之間的聯(lián)系。母船上裝有4臺專用計算機，分別用于處理海底照相機獲得的資料，處理監(jiān)控海彈環(huán)境變化的資料，處理海面環(huán)境變化的資料，處理由潛水器傳輸回來的其他有關(guān)技術(shù)資料等。母船將所有獲得的資料。經(jīng)過整理，通過微波發(fā)送到加利福尼亞太平洋格羅夫研究所的實驗室，并貯存在資料庫里。無人有纜潛水器的發(fā)展趨勢有以下見點：一是水深普遍在6000米；二是操縱控制系統(tǒng)多采用大容量計算機，實施處理資料和進行數(shù)字控制；三是潛水器上的機械手采用多功能，力反饋監(jiān)控系統(tǒng)：四是增加推進器的數(shù)量與功率，以提高其頂流作業(yè)的能力和操縱性能。此外，還特別注意潛水器的小型化和提高其觀察能力。2.無人無線潛水器的研制與發(fā)展。1980年法國國家海洋開發(fā)中心建造了“逆戟鯨”號無人無纜潛水器，最大潛深為6000米?！澳胬述L”號潛水器先后進行過130多次深潛作業(yè)，完成了太平洋海底錳結(jié)核調(diào)查海底峽谷調(diào)查、太平洋和地中海海底電纜事故調(diào)查、洋中脊調(diào)查等重大課題任務。1987年，法國國家海彈開發(fā)中心又與一家公司合作，共同建造“埃里特”聲學遙控潛水器。用于水下鉆井機檢查、海底油機設備安裝、油管輔設、錨纜加固等復雜作業(yè)。這種聲學遙控潛水器的智能程度要比“逆戟鯨”號高許多。 1688年，美國國防部的國防高級研究計劃局與一家研究機構(gòu)合作，投資2360萬美元研制兩艘無人無纜潛水器。1990年，無人無纜潛水器研制成功，定名為“UUV”號。這種潛水器重量為6.8噸，性能特別好，最大航速10節(jié)，能在44秒內(nèi)由0加速到10節(jié)，當航速大于3節(jié)時，航行深度控制在土1米，導航精度約0.2節(jié)小時，潛水器動力采用銀鋅電池。這些技術(shù)條件有助于高水平的深海研究。另外，美國和加拿大合作將研制出能穿過北極冰層的無人無纜潛水器。據(jù)報導，在1993年前，這種穿越北極冰層的無人無纜潛水器將會問世，美國將建造兩艘，英國也建造兩艘，瑞典將建造一艘。系列產(chǎn)品及其主要技術(shù)參數(shù) VideoRay Scout 系統(tǒng): 深度: 最大工作水深76米 速度: 最大行進速度0.98米/秒 潛器: 攝像頭： 420線分辨率、0.3lux彩色攝像頭(廣角、固定焦距) 照明燈: 2個20W鹵素燈，燈光可調(diào) 臍帶纜: 40米零浮力臍帶纜 控制臺: 顯示: 5寸液晶顯示屏 輸出: 有視頻輸出接口,可接記錄設備 選件: 加長臍帶纜、TDS臍帶纜收放系統(tǒng)、12伏800瓦逆變器、便攜式電源包、現(xiàn)場維修備件包。 VideoRay Explorer 系統(tǒng)： 深度： 最大工作水深76米；可自動定深 速度： 最大行進速度0.98米/秒 潛器: 攝像頭: 570線分辨率、0.3lux彩色攝像頭(廣角可調(diào)焦)；180度俯仰“搖頭” 照明燈: 2個20瓦鹵素燈 傳感器： 深度壓力傳感器、羅經(jīng)、開機時間累加計數(shù)器 臍帶纜： 76米零浮力臍帶纜 控制臺： 顯示： 5寸液晶顯示屏 輸出： 有視頻輸出接口，可接記錄設備 選件： 加長臍帶纜、TDS臍帶纜收放系統(tǒng)、12伏800瓦逆變器、便攜式電源包、現(xiàn)場維修備件包。 VideoRay Pro 系統(tǒng)： 深度： 最大工作水深152米；可自動定深 速度： 最大行進速度1.34米/秒 潛器: 攝像頭: 前面:570線分辨率、0.3lux彩色(廣角可調(diào)焦)攝像頭；180 度俯仰“搖頭”； 后面:430線分辨率、0.1lux黑白攝像頭 照明燈: 前面:2個20瓦鹵素燈后面:超高亮度LED燈陣 傳感器: 深度壓力傳感器、羅經(jīng)、開機時間累加計數(shù)器其它： 有傳感器接口 臍帶纜： 76米零浮力臍帶纜 控制臺： 顯示： 用戶自行配置顯示器輸出： 有視頻輸出接口，可接顯示、記錄設備 選件： 加長臍帶纜、TDS臍帶纜收放系統(tǒng)、12伏800瓦逆變器、便攜式電源包、100毫米大推力水平推進器、15寸大屏幕顯示器、大浮材(用于增加傳感器)、計算機(無線或互聯(lián)網(wǎng))控制、音頻注釋系統(tǒng)、記錄設備、機械手、目標尺度估計激光器、專業(yè)電池包、現(xiàn)場維修備件包、定位系統(tǒng)、圖像聲納、輻射傳感器、金屬測厚計、多參數(shù)水質(zhì)檢測傳感器等。 VideoRay Pro3 XE 系統(tǒng)： 深度： 最大工作水深152米；可自動定深 速度： 最大行進速度1.34米/秒 電源： 包含12VDC、800瓦逆變器，可用直流供電 潛器: 攝像頭: 前面:570線分辨率、0.3lux彩色(廣角可調(diào)焦)攝像頭；180 度俯仰“搖頭”； 后面:430線分辨率、0.1lux黑白攝像頭 照明燈: 前面:2個20瓦鹵素燈后面:超高亮度LED燈陣 傳感器: 深度壓力傳感器、羅經(jīng)、開機時間累加計數(shù)器其它： 包含大浮材(用于增加傳感器)、有傳感器接口 臍帶纜： 116米零浮力臍帶纜；包含TDS臍帶纜收放系統(tǒng)控制臺： 顯示： 15寸液晶顯示屏輸出： 有視頻輸出接口，可接顯示、記錄設備 記錄： 包含記錄設備，需要但不包含筆記本 其它： 包含計算機控制、無線控制 選件： 加長臍帶纜、便攜式電源包、100毫米大推力水平推進器、音頻注釋系統(tǒng)、機械手、目標尺度估計激光器、專業(yè)電池包、現(xiàn)場維修備件包、定位系統(tǒng)、圖像聲納、輻射傳感器、金屬測厚計、多參數(shù)水質(zhì)檢測傳感器等。 ideoRay Pro3 XE GTO與VideoRay Pro3 XE性能一樣，區(qū)別在于Pro3 XE GTO上安裝的是100毫米的大推力水平推進器，相應的機器人最大行進速度達到2.10米/秒并且選件中可加多波束聲納. VideoRay Deep Blue XE 系統(tǒng): 深度： 最大工作水深305米；可自動定深 速度: 最大行進速度2.10米/秒 電源: 包含12VDC、800瓦逆變器，可用直流供電 潛器： 攝像頭： 前面:570線分辨率、0.3lux彩色(廣角可調(diào)焦)攝像頭；180 度俯仰“搖頭”范圍；后面:430線分辨率、0.1lux黑白攝像頭 照明燈: 前面:2個20瓦鹵素燈；后面：超高亮度LED燈陣；燈光都可調(diào) 推進器： 兩個水平推進器直徑100毫米 傳感器： 深度壓力傳感器、羅經(jīng)、開機時間累加計數(shù)器其它： 包含大浮材、傳感器接口、專業(yè)電池包 臍帶纜： 345米臍帶纜：其中305米負浮力臍帶纜，40米零浮力臍帶纜；包含TDS臍帶纜收放系統(tǒng) 控制臺： 顯示： 15寸液晶顯示屏 輸出： 有視頻輸出接口，可接顯示、記錄設備 記錄： 包含記錄設備，需要但不包含筆記本 其它： 包含計算機控制、無線控制 選件： 加長臍帶纜、現(xiàn)場維修備件包、便攜式電源包、音頻注釋系統(tǒng)、機械手、目標尺度估計激光器、多波束或多頻圖像聲納、定位系統(tǒng)、金屬測厚計、輻射傳感器、YSI水質(zhì)檢測傳感器等。 M1000 ROV 系統(tǒng)： 深度： 最大工作水深300米 速度： 最大行進速度1.54米/秒 電源： 100240VAC(50/60Hz)，最大功率1800W 潛器: 攝像頭: 480線分辨率、0.01lux低照度彩色攝像頭，帶云臺600線分辨率、0.0003Lux高分辨率黑白攝像頭，帶云臺 照明燈: 2個75瓦照明燈，燈光可調(diào) 推進器： 四個無刷推進器(單推進器推力07.5公斤，推力可調(diào)) 負載： 2.3公斤 臍帶纜： 150米零浮力臍帶纜 控制臺： 顯示： 15寸液晶顯示屏 優(yōu)點： 框架式結(jié)構(gòu)、無刷直流磁偶合推進器、攝像頭都帶云臺控制功能、可自動定深和自動定向 選件： 加長臍帶纜、臍帶纜收放系統(tǒng)、聲納、機械手、推進器、備件包 應 用:小型遙控水下機器人已廣泛用于： 1. 管道、容器檢查:市政飲用水系統(tǒng)中水罐、水管、水庫檢查； 排污/排澇管道、下水道檢查；海洋輸油管道檢查；跨江、跨河管道檢查； 2. 船舶、河道、海洋石油:船體檢修；水下錨、推進器、船底探查；碼頭及碼頭樁基、橋梁、大壩水下部分檢查；航道排障、港口作業(yè)；鉆井平臺水下結(jié)構(gòu)檢修、海洋石油工程； 3. 科學研究、教學:水環(huán)境、水下生物的觀測、研究和教學；海洋考察；冰下觀察； 4. 水下娛樂:水下電視拍攝、水下攝影；潛水、劃船、游艇；看護潛水員,潛水前合適地點的選擇； 5. 能源:核電站反應器檢查、管道檢查、異物探測和取出；水電站船閘檢修；水電大壩、水庫堤壩檢修(排沙洞口、攔污柵、泄水道檢修)； 6. 安全:檢查大壩、橋墩上是否安裝爆炸物以及結(jié)構(gòu)好壞情況；遙控偵察、危險品靠近檢查；水下基陣協(xié)助安裝/拆卸；船側(cè)、船底走私物品檢測(公安、海關(guān))；水下目標觀察，廢墟、坍塌礦井搜救等；搜尋水下證據(jù)(公安、海關(guān))；海上救助打撈、近海搜索； 7. 考古:水下考古、水下沉船考察； 8. 漁業(yè): 深水網(wǎng)箱漁業(yè)養(yǎng)