水下机器人——过去现在和未来.doc

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1、水下机器人——过去、现在和未来海洋作为人类的蓝色国土，关系到人类的生存和发展，这是人类面临的更现实的问题。从世纪后半叶起，水下机器人经历了从诞生、发展、到开始走向应用的历程。世纪，伴随着人类认识海洋、开发利用海洋资源和保护海洋的进程，水下机器人这一高新技术将进一步发展并更加完善，世纪将是水下机器人广泛应用的世纪。关于海洋在浩瀚的宇宙中，有一个蔚蓝色的星球，那是人类赖以生存的地方——地球。地球的表面积为亿平方公里，而海洋的面积为亿平方公里。地球表面积的被海洋所覆盖。在烟波浩渺的海洋深处，蕴藏着什么样的宝藏？是否存在着智慧生命

2、？海底生物是怎样生活的？海底的地形地貌又是什么样的？所有这一切都使海洋充满了神秘的色彩，也吸引了无数科学家、探险家为之探索。从远古时代起，人们就泛舟于海上。从世纪起，人们开始利用各种手段对海洋进行探察。世纪，水下机器人技术作为人类探索海洋的最重要的手段，受到了人们普遍的关注。进入世纪，海洋作为人类尚未开发的处女地，已成为国际上战略竞争的焦点，因而也成为高技术研究的重要领域。毫不夸张地说，本世纪是人类进军海洋的世纪。人类关注海洋，是因为陆上的资源有限，海洋中却蕴藏着丰富的矿产资源、生物资源和能源。另一个重要原因是，占地球表面

3、积％的海洋是国际海底区域，该区域内的资源不属于任何国家，而属于全人类。但是如果哪一个国家有技术实力，就可以独享这部分资源。因此争夺国际海底资源也是一项造福子孙后代的伟大事业。水下机器人作为一种高技术手段，在海底这块人类未来最现实的可发展空间中起着至关重要的作用，发展水下机器人的意义是显而易见的。水下机器人历史回顾水下机器人也称作潜水器()，准确地说，它不是人们通常想象的具有人形的机器，而是一种可以在水下代替人完成某种任务的装置，其外形更象一艘潜艇。水下机器人的种类很多，其中载人潜水器、有缆遥控水下机器人()、无缆水下机器人

4、（）是三类最重要的潜水器。回顾水下机器人的发展历史，我们从中可以看到人类征服海洋的进程。最早出现的潜水器是载人潜器，这是人们在设计潜水球和潜艇微型化的基础上研制出来的，主要是替代潜水员在深海中进行潜水作业，可进行海洋考察、打捞、水下作业和救生。其排水量从几吨到几十吨，航速为米秒，下潜深度为几百米到一万米。在载人潜器上有密封的载人舱室及生命保障系统，可乘坐人，还有供观察用的窥视窗，潜水人员坐在耐压舱内通过视窗对海底世界进行观察，同时潜水器内还带有各种测量仪器、通讯设备，并可以携带或个机械手。图为早期的载人潜器示意图。图为法国

5、的载人潜器。世界上第一台载人潜器叫，是由西蒙·莱克于年制造的。从世纪年代中期到年代中期是载人潜器发展的鼎盛时期，其技术发展得较为成熟，此后逐渐进入低谷。    例如影片《泰坦尼克号》中的许多珍贵镜头，就是由俄罗斯科学家利用载人潜器“和平号”、“和平号”在水下拍摄的。    随着计算机技术的发展，美国、俄罗斯、日本等国先后研制出无人潜器，即水下机器人，它比载人潜器要小，也更灵活。按照水下机器人与母船间有无电缆连接将其分为有缆遥控水下机器人(，)和自治水下机器人(，)。通过电缆由母船向其提供动力，人在母船上通过电缆对进行遥控。

6、而自带能源，依靠自身的自治能力来管理和控制自己以完成人赋予的使命。    早在世纪年代，有几个美国人想把人的视觉延伸到神秘的海底世界，他们把摄像机密封起来送到了海底，这就是的雏形。年美国研制成功了世界上第一台─“”，如图所示，它与载人潜器配合，在西班牙外海找到了一颗失落在海底的氢弹，由此引起了极大的轰动，技术开始引起人们的重视。另外，当时发生的石油短缺使得油价提高，刺激着近海石油开发业的发展，同时也促进了的迅猛发展。到了年代，产业已开始形成，在海洋研究、近海油气开发、矿物资源调查取样、打捞和军事等方面都获得广泛的应用，是目

7、前使用最广泛、最经济实用的一类潜水器。的最大下潜深度可达一万米。图和图为美国和型，这是在的基础上不断改进而产生的功能更完善的。世纪年代末期，美国华盛顿大学开始建造第一艘无缆水下机器人——“”，这艘主要用于水文调查。从年代中期起，人们开始对无缆水下机器人产生兴趣。但是，由于技术上的原因，致使的发展徘徊多年。随着电子、计算机等新技术的飞速发展及海洋工程和军事方面的需要，再次引起国外产业界和军方的关注。进入年代，技术开始逐步走向成熟。图为美国海军研制的－。水下机器人的发展趋势    纵观水下机器人的发展历史，无论是载人潜器还是或

8、，都代表了一定历史时期潜水器技术发展的状况及市场的需求。现阶段水下机器人的发展趋势体现在以下几个方面：    ()代表了未来水下机器人研究的方向当前在各类水下机器人研究中，是一个热点，我们可以通过大量的国际会议了解到当前国际上水下机器人研究发展的这种趋势。另外，各国对研究的投资也比其它类型机器人的投资要