遥控汽车玩具相信大家都玩过,似乎不难;但要在4500米深的海底,遥控一个水下机器人,其中要解决的“疑难杂症”可就不是一般人能想象的。
顾临怡是浙江大学流体传动及控制国家重点实验室教授。从2008年开始,他所带领的团队参与过由广州海洋地质调查局、上海交通大学、哈尔滨工程大学、青岛海洋化工研究院、同济大学的同行们组成的联合研究团队,在中科院沈阳自动化所、海洋二所专家的帮助下,协同攻关,研制4500米级深海作业机器人,并在杭州上城区浙江大学成果转化基地实施产业化,这一项目,已经被国家列为“863”计划项目。
随着科技的发展,海洋资源的开发和利用价值日益显现,但要利用海洋,首先要了解海洋,而海洋的客观环境对人类“亲近”海洋造成了很大的障碍。因此,深海科学考察、海水油气及水合物资源勘探开发和水下工程作业,都需要有水下机器人的帮助才能实现。目前,科学家们已经研制出了获取深海调查数据的各种水下仪器设备,比如,用于大范围地形地貌调查的多波束声纳、旁测声纳和测深侧扫声纳等声学设备;用于海底地质调查的声学浅剖仪、钻探等;用于水深调查的声学测深议、深度传感器等;用于海底目标识别的搜索声纳、水下电视和照相机等;用于海水物理化学和生物资源调查的作业工具、取样器和各种传感器等。但是,使用这些水下仪器和设备,都需要合适的水下机器人作为搭载和作业支持平台。
顾临怡教授介绍说,在深海设备的研制和开发上,欧美等发达国家发展迅猛。与此同时,国内相关配套设备技术却严重缺乏,主要设备、材料、甚至元器件基本靠进口。可以说,以前我国水下机器人基本是自行设计完成后购买国外零部件组装。但这只解决了一个庞大而复杂系统中的一小部分问,发达国家的技术封锁和禁运,使我国水下机器人的自主开发水平长期处于严重落后和被动状态,也给现有设备维护维修带来严重障碍。
走进顾临怡教授的实验室,这台中国科学家自主研制的4500米级深海作业机器人静静地“站”在架子上,它的“身上”长满了各种特殊材料制成的导线和筏阀门;它的“上半身”是一个矩形黄色箱体,主要是放置浮力材料与声纳系统,这让它在水中可以始终处在悬浮状态;它的“下半身”是动力系统与液压系体统、机械手等核心部件。而它的“大脑”则被安置在水面的船只上,由操作人员向它发出指令。这台机器人核心设备的每一个零件、每一条线路,都是由这个创新团队自行设计和制造的。每一个系统的总成,都会在实验室的大池子和深海高压环境模拟舱里经过严格的测试。顾临怡教授告诉记者,由于在深海活动的机器人,要承受4150个大气压强,所以机器人身上每一个细微的改进,都是需要经过半年甚至是几年的努力才能实现,也正是合作单位的群策群力,才使研究过程少走了很多的弯路。
顾临怡教授说,我们只有耐得住寂寞努力工作,潜心攻克水下机器人关键配套技术和设备的研究开发,形成水下机器人综合配套能力,开发出拥有自主知识产权的水下机器人系列产品,才能迅速提高我们国家在这一领域的竞争力。
(2011-03-11)