水下機(jī)器人

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于水下機(jī)器人的問題，以下是小編對(duì)此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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本文目錄:

• 1、潛水機(jī)器人的用途有哪些？

• 2、生活中常見的機(jī)器人有哪些

• 3、潛入深海 使命必達(dá)

• 4、水下機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展要點(diǎn)是什么？

一、潛水機(jī)器人的用途有哪些？

水下機(jī)器人的用途很多，如科學(xué)考察、打撈沉船、旅游探險(xiǎn)等。但是對(duì)于海軍來講，它最重要的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)及排除水雷，保證艦隊(duì)的安全及行動(dòng)自由。當(dāng)前，世界上水雷的種類繁多，什么錨雷、沉底雷、自掩埋水雷、自航水雷和遙控水雷等；按爆炸方式分又有觸發(fā)及非觸發(fā)水雷，后者又分為磁性水雷、音響水雷及水壓水雷等。今天即使一些欠發(fā)達(dá)的國(guó)家，也可在市場(chǎng)上買到各種先進(jìn)的水雷，花錢不太多，作用卻非常大，它們對(duì)海上入侵者的威脅是極大的。目前，西方國(guó)家一般都用掃雷艦掃雷，利用艦上的遙控潛水器(ROV)發(fā)現(xiàn)及排除水雷。然而，ROV的速度慢，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，限制了母艦的行動(dòng)。為此，許多國(guó)家的海軍正積極研制更加先進(jìn)的智能型水下機(jī)器人：它們不僅能夠自主地探險(xiǎn)、掃雷，而且可以作為水面、水下艦艇防不勝防的攻擊武器，其至就是一支戰(zhàn)斗力極強(qiáng)的機(jī)器人艦隊(duì)……可以預(yù)見，軍用潛水機(jī)器人必將成為21世紀(jì)的海戰(zhàn)先鋒。

二、生活中常見的機(jī)器人有哪些

一、水下機(jī)器人

水下機(jī)器人也稱無人遙控潛水器，是一種工作于水下的極限作業(yè)機(jī)器人。水下機(jī)器人最開始只是用作軍工、可科考等領(lǐng)域，目前在民用及大眾娛樂消費(fèi)領(lǐng)域也有廣泛用途，如水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控、水下捕撈以及水下拍攝、運(yùn)動(dòng)潛水、釣魚探測(cè)等，有的還能佩戴VR設(shè)備，不用下水就能身臨其境地看到水下美景。

使用場(chǎng)景：水下拍攝、運(yùn)動(dòng)潛水、釣魚探測(cè)、潛艇娛樂、漁業(yè)養(yǎng)殖等

二、掃地機(jī)器人

掃地機(jī)器人，又稱自動(dòng)打掃機(jī)、智能吸塵、機(jī)器人吸塵器等，是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動(dòng)在房間內(nèi)完成地板清掃、吸塵、擦地等工作。

使用場(chǎng)景：家庭清潔

三、迎賓機(jī)器人

不少迎賓機(jī)器人已經(jīng)設(shè)置成可以自由移動(dòng)，第一面就讓人感受到濃濃的科技感，有的迎賓機(jī)器人會(huì)盡量設(shè)計(jì)的接近于人形，有的胸前也會(huì)配置一塊顯示屏，可以播放場(chǎng)地的宣傳內(nèi)容，也可以作其他相關(guān)展示和指引。

使用場(chǎng)景：迎賓指引

四、早教機(jī)器人

早教機(jī)器人是專門為兒童早教促進(jìn)孩子學(xué)習(xí)興趣的教育類電子產(chǎn)品。能唱歌、跳舞、講故事等，教小孩拼音識(shí)字、互動(dòng)娛樂，主張趣味學(xué)習(xí)，對(duì)幼兒注意力、思維能力等方面提升有很大幫助。

使用場(chǎng)景：拼音識(shí)字、講故事、互動(dòng)娛樂等

五、無人機(jī)

這里說到的無人飛機(jī)并不是軍事上常說的用于戰(zhàn)爭(zhēng)上的機(jī)器，而是現(xiàn)在常被人用作在空中拍攝和飛行表演上。當(dāng)然，也有人會(huì)用無人機(jī)來求婚表白，制造浪漫等。

使用場(chǎng)景：空中拍攝、飛行表演、制造浪漫

三、潛入深海 使命必達(dá)

水下機(jī)器人可以通過搭載各種傳感器，憑借其獨(dú)特的續(xù)航能力，實(shí)現(xiàn)大海域、超深海域等地域的海底地貌探測(cè)、海水鹽度、污染情況等信息采集，實(shí)現(xiàn)海洋生態(tài)環(huán)境勘測(cè)的智能化、信息化。近年來，水下機(jī)器人由最開始的軍工市場(chǎng)向民用及大眾 娛樂 消費(fèi)市場(chǎng)拓展，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。它們代替人員在水下長(zhǎng)期開展海洋勘察等科學(xué)研究，并且能夠抵達(dá)很多人類難以抵達(dá)的惡劣環(huán)境；作為水下監(jiān)測(cè)的輔助工具可以幫助養(yǎng)殖戶快速完成日常的監(jiān)測(cè)任務(wù)；對(duì)游艇船底進(jìn)行檢測(cè)，方便及時(shí)進(jìn)行保養(yǎng)；另外，其水下拍攝功能使得人不用下水就能實(shí)時(shí)觀看到海底畫面，帶上VR更是身臨其境，游玩體驗(yàn)更加盡興。

無人無纜潛水器

“潛龍三號(hào)”是目前我國(guó)最先進(jìn)的無人無纜潛水器。在深海復(fù)雜地形進(jìn)行資源環(huán)境勘查時(shí)，“潛龍三號(hào)”具備微地貌成圖、溫鹽深探測(cè)、甲烷探測(cè)、濁度探測(cè)、氧化還原電位探測(cè)等功能。

“可變形”的水下機(jī)器人

美國(guó)一家公司研發(fā)了一款名為Aquanaut的“可變形”水下潛艇，可在潛艇與人形機(jī)器人模式間自由轉(zhuǎn)換，它的下潛深度高達(dá)300米，因此它可以到達(dá)水下的很多地方。

海下作業(yè)的螃蟹機(jī)器人

韓國(guó)海洋技術(shù)研究院研制出一臺(tái)六腳螃蟹機(jī)器人CrabsterCR200，未來用于淺海區(qū)的水下作業(yè)。目前由螺旋槳驅(qū)動(dòng)的下水機(jī)器人和運(yùn)載潛艇都不能應(yīng)付海底里的強(qiáng)勁暗涌，而這個(gè)螃蟹機(jī)器人是來取代它們的。根據(jù)設(shè)想，這個(gè)機(jī)器人可用于科學(xué) 探索 項(xiàng)目，安裝用于石油和天然氣的管道等設(shè)施。

智能追蹤水下無人機(jī)

約肯機(jī)器人智能追蹤水下機(jī)器人BW Space首次將圖像識(shí)別和智能追蹤技術(shù)應(yīng)用到水下機(jī)器人中，提供了一種全新 探索 海洋的方式，首次將圖像識(shí)別和智能追蹤技術(shù)應(yīng)用到水下機(jī)器人，基于強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)算法和圖像識(shí)別及信息處理技術(shù)，可在水底對(duì)目標(biāo)人物進(jìn)行跟蹤拍攝，具有燈光自動(dòng)調(diào)節(jié)和直播功能，可拍攝4K高清影像。

海底采礦機(jī)器人

加拿大多倫多的鸚鵡螺(Nau-ti1us)礦業(yè)公司與一家深海挖掘機(jī)專業(yè)公司合作，制造了3種遙控機(jī)器：海底挖掘機(jī)、深海機(jī)器人和真空抽吸機(jī)，它們可協(xié)同作業(yè)，從海底采集礦石，粉碎成適當(dāng)大小的顆粒運(yùn)送到地面。

水下搜索機(jī)器人

蝠鲼是海洋中最優(yōu)雅的生物，能夠幾乎毫不費(fèi)力的滑行。新加坡國(guó)立大學(xué)的研究人員已經(jīng)創(chuàng)造了一種模擬蝠鲼的機(jī)器人?！膀瘀鳈C(jī)器人”的每一個(gè)胸鰭都有一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)提供動(dòng)力，能夠用于執(zhí)行搜索和營(yíng)救工作，而且也能夠進(jìn)行水下調(diào)查和檢測(cè)，比如環(huán)境組織正在進(jìn)行的那些水下調(diào)研。

可探測(cè)核反應(yīng)堆的水下機(jī)器人

日本東京電力公司使用一款名叫“迷你翻車魚”(Little Sunfish)的水下機(jī)器人，調(diào)查福島第一核電站3號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆安全殼內(nèi)聚積的核污水情況，旨在找出熔落的廢棄核燃料的具體位置和形狀，為核廢料取出方案收集信息。（本報(bào)綜合報(bào)道）

四、水下機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展要點(diǎn)是什么？

水下機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展要點(diǎn)是什么？

下面通過幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和一些實(shí)際例子來說明一下。

水下機(jī)器人發(fā)展的六大關(guān)鍵技術(shù)

水下機(jī)器人是一種技術(shù)密集性高、系統(tǒng)性強(qiáng)的工程，涉及到的專業(yè)學(xué)科多達(dá)幾十種，主要包括仿真、智能控制、水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別、水下導(dǎo)航（定位）、通信、能源系統(tǒng)等六大技術(shù)。

仿真技術(shù)：由于水下機(jī)器人的工作區(qū)域?yàn)椴豢山咏暮Ｑ蟓h(huán)境，環(huán)境的復(fù)雜性使得研究人員對(duì)水下機(jī)器人硬件與軟件體系的研究和測(cè)試比較困難。因此在水下機(jī)器人的方案設(shè)計(jì)階段，研究人員進(jìn)行仿真技術(shù)研究的內(nèi)容分為兩部分。

其一，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)仿真。按給定的技術(shù)指標(biāo)和水下機(jī)器人的工作方式，設(shè)計(jì)機(jī)器人平臺(tái)外形，并進(jìn)行流體動(dòng)力試驗(yàn)，獲得仿真用的水動(dòng)力參數(shù)。一旦建立了運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型、確定了邊界條件后，就能用水動(dòng)力參數(shù)和工況進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，解算各種工況下平臺(tái)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。如果根據(jù)技術(shù)指標(biāo)評(píng)估出平臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與預(yù)期存在差異,則通過調(diào)整平臺(tái)尺寸、重心浮心等技術(shù)參數(shù)后再次仿真,直至滿足要求為止。

其二，控制硬、軟件的仿真?？刂朴?、軟件裝入平臺(tái)前，先在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)單機(jī)性能進(jìn)行檢測(cè)，再對(duì)集成后的系統(tǒng)在仿真器上做陸地模擬仿真試驗(yàn)，并評(píng)估仿真后的性能，以降低在水中對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)試和檢測(cè)所產(chǎn)生的巨大風(fēng)險(xiǎn)。內(nèi)容包密封、抗干擾、機(jī)電匹配、軟件調(diào)試。另外，上述所需的仿真器主要由模擬平臺(tái)、等效載荷、模擬通信接口、仿真工作站等組成。

水下機(jī)器人舉例：

智能控制技術(shù)：智能控制技術(shù)，旨在提高水下機(jī)器人的自主性，其體系結(jié)構(gòu)是人工智能技術(shù)、各種控制技術(shù)在內(nèi)的集成，相當(dāng)于人的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。軟件體系是水下機(jī)器人總體集成和系統(tǒng)調(diào)度，直接影響智能水平，它涉及到基礎(chǔ)模塊的選取、模塊之間的關(guān)系、數(shù)據(jù)（信息）與控制流、通信接口協(xié)議、全局性信息資源的管理及總體調(diào)度機(jī)構(gòu)。

水下目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別技術(shù)：目前，水下機(jī)器人用于水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別的設(shè)備僅限于合成孔徑聲納、前視聲納和三維成像聲納等水聲設(shè)備。

合成孔徑聲納是用時(shí)間換空間的方法、以小孔徑獲取大孔徑聲基陣的合成孔徑聲納，非常適合尺度不大的水下機(jī)器人，可用于偵察、探測(cè)、高分辨率成像，大面積地形地貌測(cè)量等。

前視聲納組成的自主探測(cè)系統(tǒng)，是指前視聲納的圖像采集和處理系統(tǒng)，在水下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理下，自主采集和識(shí)別目標(biāo)圖像信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤和對(duì)水下機(jī)器人的引導(dǎo)。通過不斷的試錯(cuò)，找出用于水下目標(biāo)圖像特征提取和匹配的方法，建立數(shù)個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫。特別是在目標(biāo)圖像像素點(diǎn)較少的情況下，較好地解決數(shù)個(gè)目標(biāo)的分類和識(shí)別。系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)結(jié)果，能提供目標(biāo)與機(jī)器人的距離和方位，為水下機(jī)器人避碰與作業(yè)提供依據(jù)。

三維成像聲納，用于水下目標(biāo)的識(shí)別，是一個(gè)全數(shù)字化、可編程、具有靈活性和易修改的模塊化系統(tǒng)?？梢垣@得水下目標(biāo)的形狀信息，為水下目標(biāo)識(shí)別提供了有利的工具。

水下導(dǎo)航（定位）技術(shù)：用于自主式水下機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)有多種，如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、重力導(dǎo)航系統(tǒng)、海底地形導(dǎo)航系統(tǒng)、地磁場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)、引力導(dǎo)航系統(tǒng)、長(zhǎng)基線、短基線和光纖陀螺與多普勒計(jì)程儀組成推算系統(tǒng)等。由于價(jià)格和技術(shù)等原因，目前被普遍看好的是光纖陀螺與多普勒計(jì)程儀組成的推算系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論從價(jià)格上、尺度上和精度上，都能滿足水下機(jī)器人的使用要求，目前國(guó)內(nèi)外都在加大力度研制。

通信技術(shù)：目前的通信方式主要有光纖通信、水聲通信。

光纖通信由光端機(jī)（水面）﹑水下光端機(jī)﹑光纜組成。其優(yōu)點(diǎn)是傳輸數(shù)據(jù)率高（100Mbit/s）且具有很好的抗干擾能力。缺點(diǎn)是限制了水下機(jī)器人的工作距離和可操縱性，一般用于帶纜的水下機(jī)器人。

水聲通信是水下機(jī)器人實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)距離通信唯一的、也是比較理想的通信方式。實(shí)現(xiàn)水聲通信最主要的障礙是隨機(jī)多途干擾，要滿足較大范圍和高數(shù)據(jù)率傳輸要求，需解決多項(xiàng)技術(shù)難題。

能源系統(tǒng)技術(shù)：水下機(jī)器人、特別是續(xù)航力大的自主航行水下機(jī)器人，對(duì)能源系統(tǒng)的要求是體積小、重量輕、能量密度高、多次反復(fù)使用、安全和低成本。目前的能源系統(tǒng)主要包括熱系統(tǒng)和電-化能源系統(tǒng)兩類。

熱系統(tǒng)是將能源轉(zhuǎn)換成水下機(jī)器人的熱能和機(jī)械能，包括封閉式循環(huán)、化學(xué)和核系統(tǒng)。其中由化學(xué)反應(yīng)（鉛酸電池、銀鋅電池、鋰電池）給水下機(jī)器人提供能源，是現(xiàn)今一種比較實(shí)用的方法。

電-化能源系統(tǒng)是利用質(zhì)子交換膜燃料電池來滿足水下機(jī)器人的動(dòng)力裝置所需的性能。該電池的特點(diǎn)是能量密度大、高效產(chǎn)生電能，工作時(shí)熱量少，能快速啟動(dòng)和關(guān)閉。但是該技術(shù)目前仍缺少合適的安靜泵、氣體管路布置、固態(tài)電解液以及燃料和氧化劑的有效存儲(chǔ)方法。隨著燃料電池的不斷發(fā)展，它有望成為水下機(jī)器人的主導(dǎo)性能源系統(tǒng)。

水下機(jī)器人一旦突破技術(shù)瓶頸，其進(jìn)口替代空間廣闊。但是由于在探測(cè)技術(shù)、工藝水平、綜合顯控、綜合導(dǎo)航與定位等技術(shù)上存在的較大差距，致使國(guó)產(chǎn)水下機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用受到限制。目前國(guó)內(nèi)不同領(lǐng)域的很多客戶，購(gòu)買或租借國(guó)外現(xiàn)有產(chǎn)品，不僅價(jià)格高、配套服務(wù)難，而且有些產(chǎn)品并不適合中國(guó)海區(qū)的使用特點(diǎn)，產(chǎn)品機(jī)動(dòng)性、抗流能力及作業(yè)能力都明顯不足。

以上就是關(guān)于水下機(jī)器人相關(guān)問題的回答。希望能幫到你，如有更多相關(guān)問題，您也可以聯(lián)系我們的客服進(jìn)行咨詢，客服也會(huì)為您講解更多精彩的知識(shí)和內(nèi)容。

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