关于国内外AUV 的发展现状与趋势的研究

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1、中科院沈阳自动化研究所2015关于国内外AUV的发展现状与趋势的研究图1-1封面一1、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2O世纪50年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。2o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

2、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1中科院沈阳自动化研究所2015较发达的国家像美国、日本、俄罗斯、英国、法国、德国、拿大、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

3、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MITSeaGrantSAUV实验室、美国海军研究生院(NavalPostgraduateSchoo1)智能水下运载器研究中心、美国伍慈侯海洋学院(WoodsHole0ceanographicInstitute)、美国佛罗里达大西洋大学高级海洋系统实验室(AdvancedMarineSystemsLa．boratory)、美国缅因州大学海洋系统工程实验室(Ma．rineSystemsUnderwaterSys

4、temsInstitute)、美国夏威夷大学自动化系统实验室(AutonomousSystemsLabo．ratory)、日本东京大学机器人应用实验室(UnderwaterRoboticsApplicationLaboratory(URA))、英国海事技术中心(MarineTechnologyCenter)等。美国海军研究生院AUVARIES(图1，见封一)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(见封一)是美国麻省理工学院的水下机器人Odyssey11，它长2．15m，直径

5、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，见封一)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，见封一)长4．4m，宽

6、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(remoteenvironmen．talmonitoringunits，远距离环境监测装置)是美国Hy—droid公司的系列水下机器人(图5，见封一)。RE．MUS600()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。中国智能水下机器人技术的研究开始于2()世纪8O年代中期

7、，主要研究机构包括中国科学院沈阳自动化研究所和哈尔滨工程大学等。中国科学院沈阳自动化究所蒋新松院士领导设计了“海人一号”遥控式水下机器人试验样机。之后“863”计划的自动化领域开展了潜深1000m的“探索者号”智能水下机器人的论证与研究工作，做出了非常有意义的探索性研究。哈尔滨工程大学的智水系列智能水下机器人已经突破智能决策与控制等多个技术难关，各项技术标准都在向工程可应用级别靠拢。图6(见封一)的哈尔滨工程大学“智水一4”智能水下机器人在真实海洋环境下实现了自主识别水下目标和绘制目标图、自主规

8、划安全航路线和模拟自主清除日标等多项功能。图7(见封一)是哈尔滨工程大学的综合探测智能水下机器人。目前通过各科研机构和大专院校的同期研制工作，智能水下机器人已经服役并正在形成系列，特别是中国科学院沈阳自动化研究所与俄罗斯合作的6000m潜深的CR一01(图8，见封一)和CR一02系列预编程控制的水下机器人，已经完成了太平洋深海的考察工作，达到了实用水平。由于在工业设计、制造工艺、综合控制、目标探测、导航地位和通讯等领域中国同水下技术发达的国家相比还有一定差距，致使我们的水下机器人在实际应用中还有