深海大型爬行机器人研究现状

对海底不同作业形式的深海大型爬行机器人进行了分类综述,依据当前深海大型爬行机器人在各方面的应用,将其分为了深海采矿机器人和深海挖沟机器人两大类,并对这两类中的一些性能突出的机器人进行了详细的介绍。重点介绍我国第一代、第二代多金属结核采矿机器人,SMD的3个多金属硫化物开采机器人,中科院深海所的富钴结壳规模采样爬行机器人,喷射式挖沟爬行机器人QT2800和机械式挖沟爬行机器人BT2400。并对深海大型爬行机器人的海底复杂行走技术和导航定位技术进行了阐述。行走技术方面,重点介绍Nexans公司的带有铰接式行走腿系统的Spider Dredger,中南大学的铰接履带式采矿机器人和北京矿冶研究总院的复合轮式机器人。导航定位方面,介绍了当前一些在用的深海导航定位技术。最后,对未来深海大型爬行机器人的发展趋势进行了展望。     

深海机器人失踪之迷

“海沟”是目前世界上最先进的深海机器人。它长3米，重5．4吨，耗资5000万美元，能潜入1万多米的海洋深处。     

深海机器人视景仿真系统研究

以载人深潜器的各种水动力参数和实际尺寸为基础,根据几何空间坐标方程建立了其运动学模型,采用MultiGen公司的Creator建模工具和Vega视景环境完成了在深海虚拟环境下的系统仿真。该系统可以实现深海机器人的可视化,更加直观、生动和实时的反映其位姿状态和水面、水下巡航过程。该系统实际应用在中国科学技术馆深海机器人展馆项目上,一方面展示载人深潜器的水下工作过程,同时也使得观众有机会亲身体验潜水器的操纵与驾驶。实际运行结果表明,该系统逼真地演示了载人深潜器水面备航、无动力下潜以及近海底巡航等仿真过程,能够满足系统仿真的实时性要求。该系统还可以应用到深海环境模拟研究、水下机器人运动仿真、控制系统调试以及操纵驾驶训练等中。     

我国引进深海水下机器人“海狮”号

广州海洋地质调查局日前成功引进一套4000m级深海遥控水下机器人（ROV）,这是目前我国引进的最大深度的高技术海底运载作业设备,将大幅提高我国4000m级深海科学勘察能力。据介绍,这套深海遥控水下机器人（ROV）现已命名为“海狮”号,整套系统由甲板控制台、甲板供电单元、     

深海采矿机器人行走液压系统特性研究

针对深海采矿机器人"鲲龍500"行走液压系统,建立深海采矿机器人行走液压系统理论模型,分析深海高压和低温环境对油液特性影响,并基于AMESim软件平台,建立深海采矿机器人行走液压系统数值模型,研究了0～6 000 m不同作业深度下的行走液压系统泵和马达的动态特性,以及在6 000 m水深时不同牌号液压油和行走启动特性对其行走性能的影响,对比分析了深海采矿机器人水池行走试验和500 m海底行走试验的行走泵的输出压力与流量曲线与其数值模拟曲线。研究表明,随着超过1 000 m作业水深的增加,深海行走液压系统的动态响应性能和稳定性显著降低,通过减小行走输入电压斜坡斜率和减小控制电压可以提高行走液压系统的稳定性,并通过试验验证了行走液压系统数值建模与仿真的正确性,为深海液压系统研究提供理论基础。     

基于模糊PID的深海采矿机器人路径跟踪控制

深海采矿作业中,由于海底软泥稀软,采矿机器人极易打滑,以及海底地形、海流等干扰,采矿机器人容易偏离预定路径。针对采矿机器人的海底作业过程中路径跟踪问题,设计并分析了深海采矿机器人的路径跟踪控制系统。首先提出了艏向控制实现采矿机器人路径跟踪的控制算法,通过采矿机器人与当前目标点相对位置计算采矿机器人的目标艏向角,后基于运动学模型建立模糊比例积分微分(PID)的控制方法控制采矿机器人两侧转速差值进而控制采矿机器人艏向,从而使机器人按目标路径行走;同时为了防止输入过大引起打滑,基于动力学模型数值分析了采矿机器人主动轮角加速度与打滑率之间的关系,采取限制主动轮角加速度方式防止采矿机器人过度打滑;最后通过Matlab/Simulink建立系统模型对系统进行仿真分析。仿真结果表明,该控制算法能够良好地完成采矿机器人的路径跟踪任务。     

深海小型履带式机器人转向动力学建模与分析

为预测复杂海底环境下的小型履带式机器人转向运动性能,运用履带与土壤之间的剪切应力-剪切位移关系,考虑履带滑转以及转向离心力因素,并将水中浮力和水阻力参数引入构建履带式机器人深海底质土壤环境下的稳态转向动力学模型。将海底土壤参数、机器人结构参数代入动力学模型迭代求解,分析得到影响海底履带式机器人运动性能的因素。以一款深海小型履带式机器人为研究对象,在动力学仿真软件Recurdyn中构建动力学模型,通过动力学仿真得到的数据与理论计算数据具有较高的一致性,最后通过水池试验对比验证了动力学仿真的正确性。本文提出的稳态动力学模型可以作为海底履带式机器人不同机械结构参数、土壤条件下通过性预测的理论依据。     

和她一起去深海旅行

当“小气球”站稳脚跟，并熄灭它外部的所有灯光后，一幅点缀些许星光的太空景色立刻出现在眼前，使身处极度黑暗的孤独和恐惧感烟消云散，一种探索未知的兴奋与冲动油然而生。     

深海开发的海洋环境保障需求、现状与发展建议

深海开发建设是人类发展的新方向,但实施过程对海洋环境的依赖性更强,对海洋环境信息保障的需求更加迫切。为满足国家战略发展需求,需提前筹划布局。文章从需求端分析海洋环境保障在深海开发建设中可发挥作用的领域和相应的保障内容;从航海导航、海洋测绘、海洋调查3个方面分析研究美国和我国在深海海洋环境保障方面的能力现状,从导航定位、信息获取、信息处理、信息应用、信息传输、信息整合6个方面深入剖析目前存在的差距;从学科发展角度提出重点发展建议,为科研选题和规划制定提供有益参考。     

深海来客

海洋广袤、幽深、神秘。有很多“大海居民”静静地生活在海底,人类并不知晓它们的存在。 在国际海洋生物普查中,科学家们陆续发现了许多新物种。它们生活在特殊的海底环境之中,人类对它们知之甚少。     

深海探测技术研发和展望

深海探测是人类实现可持续发展的战略途径和重要手段。为加快我国开发利用深海资源的进程,文章系统梳理深海探测技术及其研发,分析关键性深海探测技术,并提出深海探测技术的发展趋势。研究结果表明:全球积极研发深海探测技术,主要包括载人潜水器等深海运载器探测技术,声学、光学、电磁学和热学等深海传感探测技术以及生物、海水和岩芯等深海取样探测技术;我国也取得一系列研究成果,但技术水平和产业化水平总体较落后;精确、可靠和高效深海探测的关键性技术主要包括深海光学通信技术、深海导航定位技术、深海动力能源技术和深海装备材料技术,亟须技术攻关;未来深海探测技术将向体系化、协同化和智能化方向发展。     

深海技术装备公共研发平台的建设与思考

建设功能齐全、能够服务于海洋探测技术的公共研发平台是推动我国海洋科学研究、海洋技术装备研发和成果转化的重要支撑。基于此,当前国家深海基地管理中心已开展集装备研发制造、性能测试、规范化海试、技术咨询与培训等功能一体化的深海技术装备公共研发平台的建设工作。本研究以深海技术装备公共研发平台为例,介绍平台在硬件设施建设的基本情况,阐述了平台运行管理制度的建设情况,论述了平台建设过程中的经验和不足之处,以期为其他公共研发平台的建设工作提供有益借鉴和经验。     

深海的麻烦

深海正在遭受人类活动的严重破坏,并且情况趋于恶化.随着人类社会的发展和资源的开发和利用,深海早已宁静不再.几百年来,深海基本上是人类用来倾废的场所.而如今,科学家研究发现,深海面临的最大威胁将来自气候变化,并且这种威胁的难以预知和不可操控性,给未来深海的健康状态蒙上了一层阴影.科学家们正不断呼吁加强深海生态系统的保护和...     

深海浅钻在海洋区域地质调查中的应用

深海浅钻是集机、电、液、光等多学科于一体的复杂系统,能够实现定点获取岩石样品,主要应用于深海底矿产资源勘探和深海底地质调查等方面。"海洋六号"船配备的深海浅钻是目前国内先进的光电复合缆供电取样钻机,并首次应用到我国海洋区域地质调查中,成功钻获3个岩石样品和2个沉积物样品,为进一步研究南海矿产资源及深海过程演变等提供了基础资料。     

“海龙Ⅲ”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6 000 m级"海龙Ⅲ"号ROV搭载"大洋一号"船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。海上功能测试和试验性应用结果表明,"海龙Ⅲ"ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

载人潜水器在深海海洋测绘中的应用

介绍了载人潜水器的特点及其在深海海洋测绘中的重要作用,详细论述了美、法、日、俄等国的载人潜水器在深海海洋测绘中的应用现状,并对我国"蛟龙"号载人潜水器在深海海洋测绘中的应用进行了展望。     

一种新型深海海洋平台——几何形Spar和集成浮力桶的试验研究

介绍了一种新型深海海洋平台——几何形Spar壳体概念和集成浮力桶立管支撑概念，并与常规Spar和桁架式Spar进行了比较。为测定多角形Spar和集成浮力桶在不同环境条件下运动响应的总体性能，设计并完成了在海洋工程水池中的模型试验，此类试验在国内尚属首次。     

“海龙III”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。本文结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6000米级“海龙III”号ROV搭载“大洋一号”船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。经过海上功能测试和试验性应用结果表明,“海龙III”ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

远海深海搜救装备建设思路研究

文章根据海上搜救装备现状评估,界定远海深海搜救范围;围绕海上通道安全、海洋经济开发和海洋权益维护等要求,分析远海深海搜救面临的形势和需求;遵循战略引领、军民融合、整体布局和提质增效原则,确定远海深海搜救装备建设总体要求;基于卫星通信监控系统、中远程搜救飞机、大型搜救船舶、深海扫测打捞装备架构体系,制定远海深海搜救装备建设主要任务和保障措施。本文提出的思路已在"十三五"相关专项规划中得到体现和落实。