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1、中科院沈陽自動化研究所2015關(guān)于國內(nèi)外AUV的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢的研究圖1-1封面一1、國內(nèi)外AUV的發(fā)展現(xiàn)狀智能水下機(jī)器人(AUV)是無人水下機(jī)器人(UUV)的一種。無人水下航行器技術(shù)無論在軍事上、還是民用方面都已不是新事物，其研制始于2O世紀(jì)50年早期民用方面主要用于水文調(diào)查、海上石油與天然氣的開發(fā)等，軍用方面主要用于打撈試驗丟失的海底武器(如魚雷)，后來在水雷戰(zhàn)中作為滅雷具得到了較大的發(fā)展。2o世紀(jì)80年代末，隨著計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、微電子技術(shù)、小型導(dǎo)航設(shè)備、指揮與控制硬件、邏輯與軟件
2、技術(shù)的突飛猛進(jìn)，自主式水下航行器得到了大力發(fā)展。由于AUV擺脫了系纜的牽絆，在水下作戰(zhàn)和作業(yè)方面更加靈活，該技術(shù)日益受到發(fā)達(dá)國家軍事海洋技術(shù)部門的重視。在過去的十幾年中，水下技術(shù)1中科院沈陽自動化研究所2015較發(fā)達(dá)的國家像美國、日本、俄羅斯、英國、法國、德國、拿大、典、意大利、挪威、冰島、葡萄牙、丹麥、韓國、澳大利亞等建造了數(shù)百個智能水下機(jī)器人，雖然大部分為試驗用，但隨著技術(shù)的進(jìn)步和需求的不斷增強(qiáng)，用于海洋開發(fā)和軍事作戰(zhàn)的智能水下機(jī)器人不斷問世。由于智能水下機(jī)器人具有在軍事領(lǐng)域大大提升作戰(zhàn)效率
3、的優(yōu)越性，各國都十分重視軍事用途智能水下機(jī)器人的研發(fā)，著名的研究機(jī)構(gòu)有：美國麻省理工學(xué)院MITSeaGrantSAUV實驗室、美國海軍研究生院(NavalPostgraduateSchoo1)智能水下運(yùn)載器研究中心、美國伍慈侯海洋學(xué)院(WoodsHole0ceanographicInstitute)、美國佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)高級海洋系統(tǒng)實驗室(AdvancedMarineSystemsLa．boratory)、美國緬因州大學(xué)海洋系統(tǒng)工程實驗室(Ma．rineSystemsUnderwaterSys
4、temsInstitute)、美國夏威夷大學(xué)自動化系統(tǒng)實驗室(AutonomousSystemsLabo．ratory)、日本東京大學(xué)機(jī)器人應(yīng)用實驗室(UnderwaterRoboticsApplicationLaboratory(URA))、英國海事技術(shù)中心(MarineTechnologyCenter)等。美國海軍研究生院AUVARIES(圖1，見封一)主要用于研究智能控制、規(guī)劃與導(dǎo)航、目標(biāo)探測與識別等技術(shù)。圖2(見封一)是美國麻省理工學(xué)院的水下機(jī)器人Odyssey11，它長2．15m，直徑
5、為0．59m，用于兩個特殊的科學(xué)使命：①在海冰下標(biāo)圖，以理解北冰洋下的海冰機(jī)制；②檢測中部大洋山脊處的火山噴發(fā)。美國的ABE(圖3，見封一)最大潛深6000m，最大速度2節(jié)(編者注：1節(jié)=1海里／時=1．852km／h)，巡航速度1節(jié)，考察距離≥30km，考察時間≥50h，能夠在沒有支持母船的情況下，較長時間地執(zhí)行海底科學(xué)考察任務(wù)，它是對載人潛水器和無人遙控潛水器的補(bǔ)充，以構(gòu)成科學(xué)的深海考察綜合體系，為載人潛水器提供考察目的地的詳細(xì)信息。日本研制的R2D4水下機(jī)器人(圖4，見封一)長4．4m，寬
6、1．08m，高0．81m，重1506kg，最大潛深4000m，主要用于深海及熱帶海區(qū)礦藏的探察。能自主地收集數(shù)據(jù)，可用于探測噴涌熱水的海底火山、沉船、海底礦產(chǎn)資源和生物等。REMUS(remoteenvironmen．talmonitoringunits，遠(yuǎn)距離環(huán)境監(jiān)測裝置)是美國Hy—droid公司的系列水下機(jī)器人(圖5，見封一)。RE．MUS600()工作深度為25～6000m，是一個高度模塊化的系統(tǒng)，代表了自主式水下探測器的最高水平。中國智能水下機(jī)器人技術(shù)的研究開始于2()世紀(jì)8O年代中期
7、，主要研究機(jī)構(gòu)包括中國科學(xué)院沈陽自動化研究所和哈爾濱工程大學(xué)等。中國科學(xué)院沈陽自動化究所蔣新松院士領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計了“海人一號”遙控式水下機(jī)器人試驗樣機(jī)。之后“863”計劃的自動化領(lǐng)域開展了潛深1000m的“探索者號”智能水下機(jī)器人的論證與研究工作，做出了非常有意義的探索性研究。哈爾濱工程大學(xué)的智水系列智能水下機(jī)器人已經(jīng)突破智能決策與控制等多個技術(shù)難關(guān)，各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都在向工程可應(yīng)用級別靠攏。圖6(見封一)的哈爾濱工程大學(xué)“智水一4”智能水下機(jī)器人在真實海洋環(huán)境下實現(xiàn)了自主識別水下目標(biāo)和繪制目標(biāo)圖、自主規(guī)
8、劃安全航路線和模擬自主清除日標(biāo)等多項功能。圖7(見封一)是哈爾濱工程大學(xué)的綜合探測智能水下機(jī)器人。目前通過各科研機(jī)構(gòu)和大專院校的同期研制工作，智能水下機(jī)器人已經(jīng)服役并正在形成系列，特別是中國科學(xué)院沈陽自動化研究所與俄羅斯合作的6000m潛深的CR一01(圖8，見封一)和CR一02系列預(yù)編程控制的水下機(jī)器人，已經(jīng)完成了太平洋深海的考察工作，達(dá)到了實用水平。由于在工業(yè)設(shè)計、制造工藝、綜合控制、目標(biāo)探測、導(dǎo)航地位和通訊等領(lǐng)域中國同水下技術(shù)發(fā)達(dá)的國家相比還有一定差距，致使我們的水下機(jī)器人在實際應(yīng)用中還有
