深海水下機器人是當前深海探測與作業的主要手段。1997年5月21日至6月27日，由中國科學院沈陽自動化研究所聯合聲學所等單位研制的6000米無纜自治水下機器人(AUV)CR-01，圓滿完成了太平洋海底的各項調查任務，開啟了我國深海水下機器人研發及應用的新篇章。

        在傳統的幾類水下機器人中，與AUV名頭相當的還有遙控水下機器人(ROV)和載人潛水器(HOV)，其中ROV以其高效、長時、強作業能力等特點而備受關注，在石油平臺、海洋工程等領域作業發揮重大作用，今天就為大家介紹一下ROV。

 

你聽說過ROV嗎?

　　遙控水下機器人，英文全稱 Remotely Operated Vehicle，簡稱ROV，又稱無人遙控水下機器人。所謂無人遙控，就是指機器人本體自己下潛到深海去工作，操控人員在母船上進行遠程遙控。

　　怎么遙控呢?原來ROV有根“臍帶”一樣的臍帶纜與母船相連接，母船上的ROV控制臺通過臍帶纜向ROV本體傳輸動力、控制信號等，水下視頻、圖像以及傳感器采集到的數據也是通過臍帶纜傳回控制臺的。

 

ROV分這么多種

　　——根據機器人個頭大小和作業能力，ROV可分為觀測型和作業型。觀測型ROV主要用于海底資源探測、電纜檢查等，通常較小，多用于執行淺水任務。作業型ROV主要用于海底沉物打撈、資源開發、深?？瓶嫉?，既有觀測型ROV的功能，如配備了光源、攝像機、聲吶、傳感器等設備，又有作業功能，如安裝了多功能機械手。

　　——根據機器人運動方式，ROV可分為浮游和履帶爬行兩種，當前用于深海采礦和掩埋電纜的大都采用履帶爬行方式

　　——根據作業深度，ROV可分為淺海級、深海級和深淵級。絕大多數觀測型ROV屬于淺海級ROV，多數作業型ROV屬于深海級ROV，目前世界上只有少數幾個國家擁有深淵級ROV。

　　——根據ROV配置方式的不同，ROV系統可分為有中繼器與無中繼器兩種模式。帶中繼器的ROV在小范圍精確作業操縱性好，但是中繼器與水下機器人本體水下分離和對接時具有一定難度。

無中繼器ROV系統(典型代表：中科院沈陽自動化研究所研制的海星6000 ROV)

有中繼器ROV系統(典型代表：中科院沈陽自動化研究所研制的海星1000 ROV)

 

ROV有什么本領?

　　說了這么多，ROV到底有什么用呢?可不要小看它，ROV應用范圍非常廣泛，在深海作業領域有著不可替代的作用，主要包括：

　　 科考：包括水下、冰下環境、生物的觀測與研究;水下考古觀察和文物打撈;近海底巖石、泥樣采集和鉆探取樣;深海測量、海底剖面測繪、海洋水文研究;深海礦藏勘探等。

　　 搜救：搜尋、定位和回收打撈失事飛機、艦船的殘骸等。

　　 安裝：包括海底管道及電纜的開溝埋設，水下輸油管道的連接、檢測，海底安裝物的維護和修理。

　　 維修：海洋鉆探和建造支持，視頻觀察、監測安裝、操作支持到維修。

　　 檢測：跟蹤水下管線以檢測漏點，確定管線的安全狀態;監測石油平臺的腐蝕和堵塞情況，定位破損、查找裂縫和評估海洋生物污染;碼頭、樁基、橋梁、大壩水下部分檢修和破損評估，航道排障與港口作業。

　　 環境：在管線、電纜和設備安裝之前，對環境進行視頻和聲學掃查。

　　 清除：石油平臺、船底、水庫壩面和攔污柵的清刷，清理等。

　　沈陽自動化所的ROV研制歷程

　　沈陽自動化所已經研制ROV幾十年啦，這是我們的ROV家族：

　　

“海星6000” ROV——突破6000米深度!

“海星6000”ROV系統組成 

海星6000”ROV海試照片

　　“海星6000”上裝備了先進的照明攝像單元，主要用于監視ROV水下作業、拍攝海底生物以及環境的高清視頻，并為ROV運動、采樣作業等提供照明支持。它配備了2臺高清攝像機、2臺標清攝像機以及4臺低光攝像機。

　　高清攝像機分為科學高清和駕駛高清，科學高清攝像機主要用于拍攝深海生物及環境的高清視頻，為科學家研究提供高質量視頻資料;駕駛高清攝像機主要為操作員提供海底高清視頻信息，使操作員駕駛ROV過程中獲得更好的視覺體驗，同時便于ROV操作員進行海底的精細操作。

　　2臺標清攝像機布置于水下機器人前框架，用于俯拍監視采樣托架內及機械手作業情況，4臺低光攝像機分別用于觀察臍帶纜水下狀態、采樣托架內工具狀態、輔助觀察機械手及采水瓶工作狀態?！昂Ｐ?000”共配備7臺水下燈，其中3臺為科學家高清攝像機提供照明支持。

海星6000”ROV本體照明攝像單元總體布局

　　“海星6000”上裝備了一套沈陽自動化所自主研制的7000米7功能深海主從伺服液壓機械手及多型個性化科考作業工具。這款機械手也是很厲害的，自研機械手在水下設備移位和生物、沉積物、巖石取樣中發揮重大作用，已有2套安裝在“深海勇士”HOV上，目前沈陽自動化所研制的全海深液壓機械手已完成海試，其工作深度可達11000米。

　　繼2017年9月6000米深海試驗成功后，“海星6000”ROV于2018年10月重返6000米海域挑戰我國ROV最大下潛深度。它與同在海洋先導專項支持下研制的“冷泉”號著陸器和拉曼光譜儀等協同完成了冷泉區科考工作?！昂Ｐ?000”完成了對著陸器的搜尋、精準移位與協同觀測、天然氣水合物的原位收集與拉曼光譜儀原位探測、冷泉區水樣原位過濾固定及宏生物、沉積物與水樣的采集等。

“海星6000”海底移位著陸器

“海星6000”利用拉曼光譜儀原位探測

　　在加瓜海脊海域開展的2000米級科考應用潛次中，“海星6000”一天內完成了三個不同底質位點的巖石、水樣采集工作，下潛深度分別為1700米、2100米和2200米，獲取巖石樣品分別為190kg、106kg和80kg，最大單體巖石重量61kg。連續大強度的科考作業，進一步驗證了它的穩定性和可靠性。

“海星6000”利用自研機械手采集海底巖石

2100米海底獲取的巖石樣品

　　在6000米級潛次中，“海星6000”在海底連續工作3小時，完成了6000米近海底大范圍航行觀察、生物調查、海底特征表層沉積聚成物獲取、泥樣和水樣采集、模擬黑匣子搜索打撈、標識物放置及深海浮力調節功能試驗等，最大工作深度6001米，創造我國ROV最大潛深的紀錄!

6000米海底拍攝到的生物

　　整個航次期間，“海星6000”順利完成了1000米、2000米、4000米、6000米多個深度等級共計9個潛次的綜合科考任務，開展了深海生物、沉積物、水樣、巖石等系列化取樣、深海模擬打撈及激光拉曼的原位測量、深海生物、地質等觀測，全面驗證“海星6000”綜合科考能力。

　　在眾多水下作業裝備中，ROV以其高效、長時、強作業能力等特點而備受關注，在石油平臺、海洋工程和深?？瓶嫉阮I域作業發揮重大作用，近年來我國在深海ROV研制開發和應用方面高速發展，國產ROV的推廣應用任重而道遠，科研人員將不懈努力!

“海星6000”在6000米海底插國旗

　　“海星6000”ROV是沈陽自動化所最新研制的ROV產品。它是一種無中繼模式的ROV。ROV本體通過臍帶纜直接與母船相連接，臍帶纜起著物理連接、能源供給與信息傳輸等作用;“海星6000”全系統主要由ROV載體系統、控制系統、動力與輔助系統、水面收放系統深海升降運載平臺等組成。