水下机器人发展趋势

3 国内外AUV的发展现状与趋势

    3.1 国内外AUV的发展现状

    智能水下机器人(AUV)是无人水下机器人(UUV)的一种。无人水下航行器技术无论在军事上、还是民用方面都已不是新事物，其研制始于20世纪50年代，早期民用方面主要用于水文调查、海上石油与天然气的开发等，军用方面主要用于打捞试验丢失的海底武器（如鱼雷），后来在水雷战中作为灭雷具得到了较大的发展。20世纪80年代末，随着计算机技术、人工智能技术、微电子技术、小型导航设备、指挥与控制硬件、逻辑与软件技术的突飞猛进，自主式水下航行器得到了大力发展。由于AUV摆脱了系缆的牵绊，在水下作战和作业方面更加灵活，该技术日益受到发达国家军事海洋技术部门的重视。

    在过去的十几年中，水下技术较发达的国家像美国、日本、俄罗斯、英国、法国、德国、加拿大、瑞典、意大利、挪威、冰岛、葡萄牙、丹麦、韩国、澳大利亚等建造了数百个智能水下机器人，虽然大部分为试验用，但随着技术的进步和需求的不断增强，用于海洋开发和军事作战的智能水下机器人不断问世。由于智能水下机器人具有在军事领域大大提升作战效率的优越性，各国都十分重视军事用途智能水下机器人的研发，著名的研究机构有：美国麻省理工学院MIT Sea Grant's AUV实验室、美国海军研究生院(Naval Postgraduate School)智能水下运载器研究中心、美国伍慈侯海洋学院(Woods Hole Oceanographic Institute)、美国佛罗里达大西洋大学高级海洋系统实验室(Advanced Marine Systems Laboratory)、美国缅因州大学海洋系统工程实验室(Marine Systems Underwater Systems Institute)、美国夏威夷大学自动化系统实验室(Autonomous Systems Labo-ratory)、日本东京大学机器人应用实验室(Underwater Robotics Application Laboratory(URA))、英国海事技术中心(Marine Technology Center)等。

    美国海军研究生院AUV ARIES（图1），主要用于研究智能控制、规划与导航、目标探测与识别等技术。图2是美国麻省理工学院的水下机器人Odyssey II，它长2.15m，直径为0.59m，用于两个特殊的科学使命：①在海冰下标图，以理解北冰洋下的海冰机制；②检测中部大洋山脊处的火山喷发。美国的ABE（图3）最大潜深6000m，最大速度2节（编者注：1节=1海里/时=1.852km/h），巡航速度1节，考察距离≥30km，考察时间≥50h，能够在没有支持母船的情况下，较长时间地执行海底科学考察任务，它是对载人潜水器和无人遥控潜水器的补充，以构成科学的深海考察综合体系，为载人潜水器提供考察目的地的详细信息。日本研制的R2D4水下机器人（图4）长4.4m，宽1.08m，高0.81m，重1506kg，最大潜深4000m，主要用于深海及热带海区矿藏的探察。能自主地收集数据，可用于探测喷涌热水的海底火山、沉船、海底矿产资源和生物等。REMUS(remote environmental monitoring units，远距离环境监测装置)是美国Hydroid公司的系列水下机器人（图5）。REMUS6000工作深度为25～6000m，是一个高度模块化的系统，代表了自主式水下探测器的最高水平。

图1 美国海军研究生院ARIES

图2 美国麻省理工学院的水下机器人Odyssey II

图3 美国的ABE

图4 日本研制的R2D4水下机器人

图5 美国Hydroid公司的系列水下机器人