我國水下機(jī)器人實(shí)現(xiàn)重大突破
勇闖深海的“黃胖魚”
寧德網(wǎng)
新華社消息(記者 徐揚(yáng) 王瑩) 4月20日,“黃胖魚”回家了。這條長(zhǎng)相萌萌的“黃胖魚”,歷經(jīng)三個(gè)多月的印度洋海底探險(xiǎn),終于順利完成了所有試驗(yàn)探測(cè)任務(wù),載譽(yù)歸來。
其實(shí)“黃胖魚”有一個(gè)很高大上的名字:潛龍二號(hào)。大名鼎鼎的“蛟龍?zhí)?rdquo;是它的親戚。它是“十二五”國家863計(jì)劃“深海潛水器技術(shù)與裝備”重大項(xiàng)目的課題之一,中科院沈陽自動(dòng)化所是它的誕生之地。
中國水下機(jī)器人的探索已有30年,這一次,“黃胖魚”的海底探險(xiǎn),有哪些新的突破?又意味著什么?新華社記者將揭開它的神秘面紗。
探秘深海石林,首次征服中脊海底
長(zhǎng)3.5米,通體鮮黃色,頭尾各有兩個(gè)紅色“魚鰭”型推進(jìn)器,“潛龍二號(hào)”看上去就像一條黃胖魚。
1月10日8時(shí)許,西南印度洋,海面風(fēng)平浪靜。但在深達(dá)3000多米的海底卻崇山峻嶺,最大落差高達(dá)1000多米。與此前在湖中和淺海的“模擬考試”不同,“黃胖魚”要在這里完成它的第一次大考。
在止蕩繩的牽引下,“黃胖魚”緩緩由“向陽紅10號(hào)船”的后甲板沒入水中。中科院沈陽自動(dòng)化所研究員劉健此刻既激動(dòng)又緊張,眼睛一動(dòng)不動(dòng)地看著小黃點(diǎn)逐漸消失在蔚藍(lán)色的大海里,才忙著回到監(jiān)控室。作為“潛龍二號(hào)”總設(shè)計(jì)師,“黃胖魚”就像劉健的孩子。
這時(shí),研發(fā)團(tuán)隊(duì)的所有人也都簇?fù)淼奖O(jiān)控室,全神貫注地看著屏幕。“黃胖魚”每隔24秒出現(xiàn)一個(gè)新的數(shù)據(jù),并逐漸形成運(yùn)行軌跡。約半小時(shí)后,“黃胖魚”到達(dá)預(yù)定深度,開始自主航行。
“有時(shí)候數(shù)據(jù)會(huì)超過一分鐘甚至更久不更新,心里就有點(diǎn)著急,過一會(huì)運(yùn)行軌跡又出現(xiàn)了,才松了一口氣。”“潛龍二號(hào)”軟件負(fù)責(zé)人徐春暉說,印度洋中脊海底環(huán)境復(fù)雜,作業(yè)難度極大。稍有不慎“黃胖魚”就會(huì)發(fā)生碰撞,甚至一去不復(fù)返。
為了提高“潛龍二號(hào)”海底實(shí)戰(zhàn)力,研發(fā)團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)型設(shè)計(jì),使用立扁形設(shè)計(jì)和可旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器減少行進(jìn)阻力,還首次采用基于前視聲吶的避碰控制方法。劉健說:“本次探測(cè)時(shí)的一次下潛探測(cè)中,就觸發(fā)了90次避碰,它都有效規(guī)避了,沒有發(fā)生一起觸碰事故。”
近90天的海試中,“潛龍二號(hào)”首次成功完成了對(duì)“海底黑煙囪”——深海硫化物熱液區(qū)的探測(cè),這個(gè)區(qū)域富含銅、鋅、鉛、金與銀、鈷、錳等金屬元素。單次下潛最長(zhǎng)時(shí)間超過32小時(shí),最大深度超過3200米,連續(xù)4個(gè)長(zhǎng)航程成功探測(cè)成績(jī)?yōu)槲覈詈C(jī)器人之最。同時(shí)“黃胖魚”還拍攝到含有硫化物、玄武巖、貝殼及多種未知名字的魚蝦類生物高分辨率照片300多張,為將來硫化物礦區(qū)的評(píng)估及科學(xué)研究提供了重要依據(jù)。
三十年磨礪,大國工匠顯身手
75歲的封錫盛,是中國工程院院士、中科院沈陽自動(dòng)化研究所研究員,他見證并參與了中國水下機(jī)器人從零起步到發(fā)展壯大全過程。
上世紀(jì)70年代末,被譽(yù)為“中國機(jī)器人之父”蔣新松院士提出發(fā)展水下機(jī)器人。1986年,中國研制出我國首個(gè)水下機(jī)器人“海人一號(hào)”,1995年誕生了“CR-01”6000米水下機(jī)器人,但二者均為原理型樣機(jī),沒有進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。
2010年以后,水下機(jī)器人發(fā)展進(jìn)入“快車道”。“蛟龍”號(hào)載人潛水器在7000米級(jí)海試中打破世界同類型載人潛水器最大下潛深度。緊接著,無人系列的“潛龍一號(hào)”和“潛龍二號(hào)”也橫空出世。
屈指一算,從“海人一號(hào)”到“潛龍二號(hào)”,中國水下機(jī)器人整整走過30年,科學(xué)家的不懈追求讓它“游”得更深更遠(yuǎn)。
“研制‘海人一號(hào)’之前我都沒見過水下機(jī)器人什么樣,全靠團(tuán)隊(duì)自主摸索。”封錫盛說,研發(fā)1000米自主水下機(jī)器人時(shí),靠全國大協(xié)作,幾十家單位院所聯(lián)合攻關(guān);研制“CR-01”時(shí),和俄羅斯科學(xué)家合作,從1000米直接跨越到6000米,克服了關(guān)鍵技術(shù)和零部件的重重困難……作為自主研發(fā)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“潛龍二號(hào)”,可以說標(biāo)志著中國水下機(jī)器人發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新階段,已躋身國際先進(jìn)水平。
中國為什么要研發(fā)水下機(jī)器人?這是一個(gè)國家綜合實(shí)力的象征。
據(jù)了解,日本研制的“海溝”號(hào),1997年在關(guān)島附近成功地下潛到10911米深的馬里亞納海溝底部;號(hào)稱“黑匣子搜索神器”的美軍“藍(lán)鰭金槍魚”號(hào),曾潛入南印度洋搜尋馬航失聯(lián)客機(jī)MH370的下落……
進(jìn)入21世紀(jì)以來,發(fā)達(dá)國家都憑借本國的實(shí)力希望更大限量地分享深海海底資源這塊“蛋糕”。于是,在《聯(lián)合國海洋法公約》框架內(nèi),“藍(lán)色圈地”運(yùn)動(dòng)正日趨激烈。
封錫盛說,正是通過幾代水下機(jī)器人的探測(cè),我國已在太平洋申請(qǐng)了15萬平方公里的多金屬結(jié)核礦區(qū),在西南印度洋申請(qǐng)了1萬平方公里的多金屬硫化物礦區(qū),為了解深海資源奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。水下機(jī)器人技術(shù)發(fā)展為我國“藍(lán)色圈地”運(yùn)動(dòng)發(fā)揮了重要作用。
未來目標(biāo):馬里亞納海溝
印度洋歸來,劉健團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始謀劃“潛龍二號(hào)”的2.0版。這個(gè)團(tuán)隊(duì)除劉健外,都是80后,年齡最小的出生于1992年,他們將賦予水下機(jī)器人更多可能。
“希望它更智能識(shí)別障礙,擁有在水下更強(qiáng)大的生存能力和執(zhí)行能力,甚至實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)及自我健康診斷。”80后王曉飛是載體結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)人。團(tuán)隊(duì)中最年輕的一員,1992年出生于的孫波則說自己的名字似乎注定了與海洋結(jié)緣,在他眼中,未來的水下機(jī)器人將更像一條人魚——擁有人類智能的魚。
“潛龍二號(hào)”的成功海試,鞏固了中國科學(xué)家乘勢(shì)而上的信心,但并沒有模糊自己與世界頂尖水平的差距。
我國水下機(jī)器部分單機(jī)性能與國外相齊,但生態(tài)體系建設(shè)相差甚遠(yuǎn)。封錫盛說,國外的水下機(jī)器人已形成研究、設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用、服務(wù)、科普、比賽、教育和人才培養(yǎng)的全體系,“而我國目前還大多是科研機(jī)構(gòu)主導(dǎo)研發(fā),企業(yè)參與很少。”
劉健表示,即使是單機(jī),智能化水平和通訊能力仍有許多問題待解。如何讓“黃胖魚”像人一樣有更多的智能,永遠(yuǎn)沒有止境,甚至我們?nèi)〉玫囊磺校皇莿倓傞_始。
科學(xué)家們對(duì)水下機(jī)器人革命的預(yù)測(cè)是,水面和水下相混合,成為混合機(jī)器人。“它可以是一體,也可以是模塊化的組合,還可以和空中、地面機(jī)器人共同開展工作。”封錫盛說。
“十三五”規(guī)劃中已明確提出加強(qiáng)深海、深地、深空、深藍(lán)等領(lǐng)域的戰(zhàn)略高技術(shù)部署。“以‘潛龍二號(hào)’為新的起點(diǎn),中國水下機(jī)器人開始游向下一站。未來十年,中國的水下機(jī)器人一定能到達(dá)馬里亞納海溝。”封錫盛說。
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