水下机器人会否成为水下工作利器？ —— 文章正文2017-09-27
当人们面对水底这一类复杂且存在未知因素的工作环境时，是否应该使用水下机器人，避免此类悲剧重演。
9月6日，两名潜水员结伴在河北唐山潘家口水库下潜探索水下长城时失踪，直到本月17、18日，两名潜水员的遗体才被水下机器人寻得。两名顶尖潜水员的离去，不禁让我们深感痛惜，与此同时我们也应该思考，是否应该使用水下机器人，避免此类悲剧重演。
潜水，是一项既能锻炼身体，又能探寻神奇的水下世界的运动。如今已有越来越多的人开始接触并参与其中。
但是在本月9月6日，两名潜水员结伴在河北唐山潘家口水库下潜探索水下长城时失踪，直到本月17、18日，两名潜水员的遗体才被水下机器人寻得。
据了解，两名潜水员是GUE(环球水下探索组织)成员，目前在中国只有7个人通过了“GUE”考核，可以说两名潜水员皆是属于潜水人士中的顶尖存在。为何两名经验丰富的潜水员仍遭不幸呢？关于两人的死因，早已被讨论得沸沸扬扬，到底是潜水员自身的原因？还是电箱电击导致？我们不好妄加猜测，只能等待权威部门最终的调查结果。
两名顶尖潜水员的离去，不禁让我们深感痛惜，与此同时我们也应该思考，当人们面对水底这一类复杂且存在未知因素的工作环境时，是否应该使用水下机器人，避免此类悲剧重演。
水下机器人的发展及应用
水下机器人，也被称为无人遥控潜水器，它是一种用于水下极限作业的机器人。因为水下环境复杂，存在各种未知因素，而且人类的下潜能力始终有限，因此水下机器人的出现为人类探寻水下世界提供了巨大帮助。
早期水下机器人的原型是潜水器。早在1953年，第一艘无人遥控潜水器问世。伴随着海洋事业的发展，无人遥控潜水器逐渐被重视。
1975至1985年是遥控潜水器大发展时期。海洋石油和天然气的开发，推动了潜水器理论和应用的研究，潜水器的数量和种类都有显着地增长。
近年来，各个国家对海洋资源越来越看重，纷纷加大了水下机器人的研发投入。美国、日本、法国作为最早一批研制水下机器人的国家，如今早已掌握了先进的水下机器人技术。在这方面，中国同样不甘落后，80年代开始，中国也开展了水下机器人的研究和开发。今年8月，我国自主研制4500米载人潜水器“蛟龙号”的诞生，更是将我国水下机器人研究推上新高度。
从结构上看，水下机器人也实现了从有线遥控到无线监控的进化。传统的有线遥控机器人分为水面设备与水下设备两部分，水面设备包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等；水下设备包括中继器和机器人本体等。机器人本体依靠推进器在水下运动，配备有摄像机、照明灯等观测设备以及机械手等作业设备。有线遥控机器人的操控方式，是由操作员在水面母舰上控制和监视潜水器作业，靠电缆向本体提供动力和信息交换。由于电缆的存在，很大程度上束缚了潜水器的水下作业。
因此新型水下机器人从遥控式向监控式发展。一方面，脱离了有线遥控的束缚，机器人可以更深入更灵活的进行水下作业；另一方面，由主控计算机和潜水器本体计算机实行递阶控制，它能对检测信息进行加工，建立环境和内部状态模型。操作人员通过人机交互系统向其下达命令，对机器人的动作过程进行监视。
现今人们已经开始研制智能水下机器人系统。操作人员只需要下达总任务，机器人就可以自主识别和分析环境，并自动规划行动、回避障碍、自主地完成指定任务。
发展至今，水下机器人的应用已不再是为了助力海洋油气业，尤其是面对复杂多变的水下环境时，使用机器人可以极大的保障人类人身安全。因此人们已经将其应用在各个方面：
1、搜救事业
与人类相比，水下机器人拥有更加可靠的续航能力，因此海上救助打捞、近海搜索、水下目标观察、水下洞穴搜救等都是水下机器人在搜救上的主要作用。例如本次潜水员遇难事件中，就采用了水下机器人ROV协助搜救。
2、安全检测
水中建筑例如大坝或桥墩的结构检测，或者是公安海关使用其进行船侧、船底走私物品检测、危险品靠近检查等，可以有效避免人身损伤。此外，核电站反应器检查、水电站检修等也多采用机器人来进行。
3、科研事业
科学界一直热衷于水下环境的探索。无数未知的事物等待人们去发掘，因此海洋考察、水下生物观测、水环境监测以及水下考古、水下沉船考察等，都是水下机器人在科研事业上的应用。
此外，还有诸如潜水拍摄、渔业养殖等应用。其涉及层面之广，为人类从事各种海洋产业活动提供了巨大帮助。
水下机器人优缺点并存
水下机器人的出现开始大量取代过去由载人潜水器或潜水员所承担的工作，优点显着。第一，安全性方面，无论是高危险度环境、水污染严重环境还是零可见度的水域，水下机器人都比人类更加有利。通过自身配备的传感器、摄像头、探照灯等仪器，采集所需数据传输给人类或者自主分析处理，能够有效的保障人身安全；第二，由于机器人的机械构造，相比人体，能够提供数倍的力量支持，机器人配备的机械臂机械爪等工具，在沉船打捞、重物搬运方面，能够极大的提高工作效率；第三，续航能力，数据表明，潜水员身穿自携式潜水装，水深10米左右时，可以在水下停留约30分钟。另外水温、水深、水流、波浪、水下能见度以及潜水员体力消耗，都是影响潜水员水下工作时长的重要因素。而水下机器人则可以长时间在水下工作，续航能力更深一筹。近日由麻省理工学院注资的创业公司OpenWaterPower研发了一种电池，甚至可以通过海水转换电能，让水下机器人的工作时间延长至原来的十倍之多。
尽管水下机器人优点颇多，但是仍有不少方面需要改善。第一，由于水下环境复杂，水声信号的噪声影响较大，机器人身上的传感器精度易受影响，因此水下机器人的目标探测和识别技术有待加强；第二，水流、水纹等因素都会影响机器人在水下的导航定位，目前常用的惯性导航系统、重力导航系统、海底地形导航系统、地磁场引力导航系统等，基本能满足水下机器人的需求，但是成本非常高，这也是国内外目前最重视的问题；第三，实时通讯问题，光纤通信不仅传输速率快，而且抗干扰能力强，但是限制了水下机器人的工作距离和可操作性。水声通信是水下机器人实现中远距离通信唯一的、也是比较理想的通信方式，但是主要障碍是随机多途干扰，多项技术难题有待解决；第四，智能化不足，增加水下机器人行为的智能水平一直是各国努力的目标，但是目前人工智能发展水平还不能完全满足水下机器人的需求。
小结
随着技术的进步，各式各样的水下机器人将以更快的速度发展起来，未来的水下机器人应该具有象鱼一样的推进效率、高的游动速度以及极好的运动灵活性能，同时，提高它的通用性，并且希望其具有一定的人工智能，可以根据内部信息和环境信息稳定可靠地自主作业，能够代替人在需要的深水环境中担负起自动或半自动的决策任务，以适应未来开发和探测海洋的需要。此外，还希望能降低水下机器人本体和控制装置的成本，提高其使用寿命等。
总的来说，水下机器人的发展现在处在初步阶段，还有一些关键技术问题需要解决。随着国家海洋开发的力度和深度，水下机器人的用途会越来越多，必将成为科技界发展的一大趋势。
(责任编辑： 来源： 时间：2017-09-27)
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