中國網2月25日訊（記者 舒珺）海洋覆蓋著地球表面積的三分之二以上，蘊含豐富的生物資源和礦產資源。隨著科學技術的發展，人類已經進入了開發和利用海洋的時代。在各種海洋技術中，作為用在一般潛水技術不可能到達的深度進行綜合考察和研究并能完成多種作業的水下機器人，使得海洋開發進入了新時代。 

　　我國自主研制的6000米無人無纜潛器和4500米級深海資源自主勘查系統，也就是我們所說的“潛龍一號”和“潛龍二號”自主水下機器人（AUV），引領著我國當今深海研究的熱門領域。12月16日，“潛龍二號”參加了由國家海洋局第二海洋研究所、中國科學院沈陽自動化研究所等多家單位的科學家組成的大洋40航次，“乘坐”“向陽紅10號”船前往馬達加斯加以南1000海里的西南印度洋，進行海底熱液硫化物的科學考察，并為“潛龍二號” “考試”，進行其實用性的考核驗收工作。因此，中國網記者專程趕到中國科學院沈陽自動化研究所（沈自所），采訪了“潛龍二號”的總設計師——劉健。 

　　劉健在“潛龍二號”通過專家組驗收后 在“向陽紅10”船接受中國網記者采訪（攝影 林昂） 

　　初入沈自所，低調的樓房掩著一排排的長廊，透過一個個實驗室、辦公室的門窗，記者看到工作人員都在低頭謹慎地做研究，并未發現門口的陌生臉。通過長廊，映入眼簾的是另外一個不符北方恢宏的建筑風格的小巧別院，花草盆栽錯落有致地擺放。在長廊的盡頭的會議室，記者見到了我國4500米級深海資源自主勘查系統的總設計師，同時也是6000米無人無纜潛器的課題負責人劉健，通過對話，深入了解了AUV——這一讓世界各國都爭相研發的自主水下機器人。 

　　已經開始為國民經濟服務的AUV究竟是什么？ 

　　上世紀80年代，當時的中科院沈自所的所長、我國自動化領域首席科學家蔣新松研究員就提出要發展水下機器人領域，并在沈自所率先開始了水下機器人的研制工作，成為了我國第一個研制水下機器人的單位。80年代末期，在國家“863”計劃的支持下，沈自所作為技術總體單位，聯合其他單位成功研制出了第一臺AUV，取名“探索者”，下潛深度1000米?！疤剿髡摺钡某鍪?，標志著我國掌握了研制AUV的關鍵技術，同時也標志著我國的AUV技術可以向深海發展。 

　　水下機器人通?？梢苑譃槿悾狠d人潛器（HOV）、無人遙控潛器（ROV）以及自主水下潛器（AUV）。AUV是水下機器人重點發展方向之一，由于它無需考慮人的因素，再加上航行阻力小、作用范圍大、更智能化，因此越來越得到廣泛的應用。上世紀90年代中期，同樣在“863”計劃的支持下，我國與俄羅斯海洋技術問題研究所合作，聯合國內其他單位研制出了我國第一臺6000米級的AUV，即CR-01，在1998年時獲得了國家科學技術進步一等獎，位列我國十大科技進展之一。CR-01的研制成功，標志著我國AUV技術達到了國際先進行列。 

　　十二五期間，中國大洋礦產資源研究開發協會為了更好地履行《國際海底多金屬硫化物礦區勘探合同》，委托沈自所聯合中科院聲學所、哈爾濱工程大學等共同研制了我國第一臺實用型6000米無人無纜潛器——“潛龍一號”，從2011年開始研制，經歷了數次湖上、海上試驗之后，兩次到訪東太平洋進行結核區勘探作業。此后，沈自所又在大洋協會的牽頭下，聯合海洋二所一同研制了4500米級深海資源自主勘查系統——“潛龍二號”，針對多金屬硫化物（海底“黑煙囪”）進行調查。 

　　劉健告訴記者，CR-01屬于原理性樣機，突破了6000米級AUV的關鍵技術，從科學角度來講很有意義。但隨著陸上能源的枯竭，世界各國都把目光移向深海，開展了一場轟轟烈烈的“藍色圈地運動”，因此迫切的需要一種實用型的深海AUV，在智能化、實用性、可靠性與安全性方面有很大的提高， 成為我國探測和發現國際深海資源調查的重要設備，直接為國民經濟服務。 

　　現在的“潛龍一號”就是一臺實用的深海AUV，曾兩次參與大洋航次，通過對近百平方公里的探測，獲得了大量的海底地形地貌、高清晰照片、海底環境參數等資料，對評估資源分布密度和將來的開采具有重要的意義。 

　　而高分通過南?！昂Ｔ嚒?、并順利通過大洋40航次應用性試驗航次的專家評審的“潛龍二號”，已經投入了40航次第二航段——試驗性應用階段，驗證了在西南印度洋其實地地形地貌、海底光學、磁力、海洋環境等多方面探測，并對申請的多金屬硫化物礦區進行了大面積探測。 

　　深海AUV是我國進行國際海域資源調查的重要設備，以其調查數據作為基礎，我國曾成功申請了太平洋海底15萬平方公里的結核礦區，并對7.5萬平方公里的礦區擁有永久開采權?？梢灶A見深海AUV必將在未來的國際海域資源調查中發揮更大的作用。 

　　劉健在“潛龍二號”大洋中脊處女航布放時專注工作（攝影 舒珺） 

　　人類科技成果竟與大自然“殊途同歸”——“潛龍二號”長相呆萌像條胖魚 

　　“潛龍一號”曾數次下潛到近6000米深的海底進行深海資源探測，“走的路”較為平坦，因此航行穩定，而西南印度洋遠離大陸、島嶼和所有航線，水深從2000米到4500米不等，印度洋中脊“山路崎嶇”，不適合“潛龍一號”進行近底深海作業，于是，帶有高精度避碰設計的4500米級AUV即“潛龍二號”將下潛到地形地貌復雜多變的海底環境中，分辨障礙、控制自己“跨過山脈”，避免碰撞，帶回神秘的海底“黑煙囪”的相關數據。 

　　洋中脊的復雜地形要求“潛龍二號”具有強大的垂直面機動能力以盡可能減小垂直面阻力，再加上回收時對水面航行的需求，“潛龍二號”被設計成了立扁形潛器，遠遠望去，就像一條黃色的“呆萌”熱帶魚，帶著四只“翅膀”，控制“這條魚”前行的推進器就裝在這四只“翅膀”上；可旋轉舵提供更強的機動能力和控制能力，可以保證“潛龍二號”安全地在復雜地形航行；首次使用的前視聲納作為避碰傳感器保證了在復雜地形的有效避碰、測深側掃聲納水下實時信號處理技術保證了快速精確成圖的能力；有效的磁屏蔽方法和磁校正技術可以完成高精度的磁力探測，“潛龍二號”的以上五個特點，可以保證在印度洋中脊的深?？辈樽鳂I的順利完成。 

　　劉健告訴記者，“潛龍二號”與“潛龍一號”并不存在替代的關系，本著“因地制宜”的原則，相比適合平坦海底地形作業的“潛龍一號”而言，“潛龍二號”更加適合在復雜的海底地形中進行作業。這是因為“潛龍二號”的立扁形設計及推進方式具備更強的垂直面機動能力，使避碰更可靠、探測更有效，回收更方便?！?/span> 

　　“我們對它的外形不斷進行優化，以便讓它攜帶更多能源、適合垂直面的機動航行，并且最大程度上減小它的阻力，優化的結果讓‘潛龍二號’看起來像一條立扁的魚一樣”，劉健說，“人類的科技成果及優化同海底生物的進化竟然‘殊途同歸’”。 

　　說“潛龍二號”可以去“感知”海底世界并不是比喻，人類通過眼睛來觀察世界，“潛龍二號”則通過前視聲納和測深側掃聲納探測周圍的地形地貌；人類通過耳朵來傾聽世界，“潛龍二號”則通過各種環境傳感器來感知未知環境；人們通過大腦來思考世界，“潛龍二號”通過一系列智能算法來航行作業并跨過障礙；人類通過雙腿來丈量世界，“潛龍二號”通過導航傳感器來定位并執行前行命令。這么說來，“潛龍二號”是個有思想的“人”，無怪乎人們將深海資源自主勘查系統稱之為“自主水下機器人”。 

　　在談及4500米級深海資源自主勘查系統的研制情況時，劉健用他帶著科學家特有的冷靜與沉著的嗓音，向記者娓娓道來： 

　　“潛龍二號”是由大洋協會牽頭，在國家“863計劃深海潛水器技術與裝備”重大研究項目的支持下，沈自所與海洋二所共同研制的?！皾擙埗枴钡难兄频缆凡⒉黄教?。最開始的“潛龍二號”設計并沒有前面雙翅，到相關單位進行水動力試驗后發現無法保持穩定控制，因此需要重新改進設計?？傃b聯調階段前后持續了近八個月，除了發現許多加工設計方面的問題，還不斷修改控制方法、外形設計、集成設計等，這八個月對于整個研制團隊而言可謂是“黑色八個月”，劉健用六個字形容了這個時期研發人員的工作狀態，“白加黑，五加二”。 

　　在經過了晝夜不分沒有周末的半年多的艱苦奮戰，終于在此后的南海海試中表現不俗，獲得現場驗收專家的一致好評并高分通過驗收。下一步，“潛龍二號”的任務就是在西南印度洋進行實地探測。這對于研發團隊來說是一個新的挑戰，但同時，大家也滿懷信心準備迎接新的考驗。 

　　“水下機器人研制的5年經歷就像養活一個從出生到五歲的孩子”，劉健動情道，“我也希望隨著科技的發展，它可以逐漸逼近人類的智慧”。 

　　深海AUV的未來還將把更高精尖設備融為一體 或將具備采樣能力 

　　1983～1988年期間，美國國家海洋大氣局制訂了一個5年計劃，把處在美國200海里專屬經濟區內的胡安德富卡海脊作為海底熱液礦床的重點研究和開發對象；日本政府也曾投資75億日元，建造了能下潛2000米的“深海2000”號深潛器，專門用于海底熱液礦物的調查，海洋開發中心用7年時間，投資220億～230億日元，建造能下潛6000米的深潛器——“6500”號，用于海底熱液礦床的調查；1985年初，加拿大多倫多大學的斯科特教授領導的一個調查隊乘“潘德拉2”號潛艇，對溫哥華島以西約200千米的海脊進行了調查。反觀我國，目前的“潛龍一號”和“潛龍二號”已經達到了世界先進水平，而國外AUV的應用次數更多、技術更成熟，仍值得我國學習。在未來，我國的深海AUV將向更深、更遠、更智能的領域發展。 

　　劉健的扁方鏡片下閃爍著深邃又興奮的光芒，跟記者分享著未來我國AUV的發展方向。他告訴記者，6000米的深度已經覆蓋到了全球98%的海域，但也有個別極深的海域具有科學探測的價值，比如馬里亞納海溝，最深可以達到11000米?！翱萍疾恳苍谧鲋嚓P規劃，希望下一次可以做到11000米級的深度，確保整個海洋我們都可以探測到。深海AUV到達更深的領域以后，除了密封，還有一個弱通訊的難題亟須解決。所以攻克這項技術難題也將是未來深海AUV的發展方向?！?/span> 

　　另外，續航能力的提升可以有效提高作業效率，CR-01的續航能力不小于10小時，“潛龍1號”和“潛龍2號”的續航能力達到30小時。劉健說，在未來，深海AUV的發展也一定會朝著更遠的目標邁進。 

　　此外，具備更強的周圍感知能力和智能控制也是未來深海AUV發展的一個重要趨勢。如何將聲學的多波束、測深側掃聲納、高精度數碼照相機、近底水文環境參數或地球物理參數測量等高精度傳感器融為一體，更準確全面的感知復雜的海洋環境，讓深海AUV變得更加智能也是未來的一個重要發展趨勢。 

　　海上的時光 

　　采訪進行到后期，不可避免的談到了劉健對前幾次大洋航次的記憶。劉健告訴記者，在海上試驗的時候，人要克服暈船的時候又有技術難題需要攻克，再加上時間緊湊，研發人員需要在有限的時間內加班加點，24小時不睡覺都屬于正常情況。 

　　山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村，“每當最后一個潛次順利結束，當我意識到海試大綱規定的內容已全部完成，馬上便可以勝利返航的時候，突然海上的世界變得那么美好。天是那么蔚藍，云是那么潔白，空氣那么清新，大海那么遼闊，朝霞那么絢麗，隊員那么敬業，而我身在其中”，說到這里，記者似乎看到這位德高望重的科學家鏡片背后閃爍的欣慰和希翼的光芒。 

　　延伸閱讀： 

　　與“潛龍二號”一樣，“潛龍一號”也是由沈自所聯合中科院聲學所、哈爾濱工程大學共同研發的。劉健作為“潛龍一號”的課題負責人，對其也充滿了感情。他告訴記者，2013年底，“潛龍一號”就隨同大洋29航次進行了它的“人生第一次考試”，前往東太平洋的多金屬結核區進行5200-5300米深海底地形地貌探測；2014年參加了大洋32航次調查任務，那時的“潛龍一號”“成長”得更為成熟，作為一個實用型設備多次下水，最大探測時長超過30個小時。 “潛龍一號”的探測讓我國對于東太平洋區域結核分布情況掌握的更加充分，至此，“潛龍一號”交上了一份完美的答卷，并在今年的正式驗收中以“優秀”的成績通過“考核”。 

　　深海AUV未來也會經歷升級改造的過程。為了更好地服務于我國的海洋事業，深海AUV仍有許多關鍵技術需要克服，首當其沖的是對于探測目標的識別，其次就是對于目標進行精細作業，這些都要求深海AUV的智能比現在更高一步。 

　　深海AUV的設計初衷是滿足大洋資源調查需求，但這并不影響AUV技術向其他實用方向推廣。石油管道的檢查、南海海域的探測、以及爭議地區的探測等。劉健誠懇地告訴記者，他希望AUV技術可以推廣到更多領域去為海洋事業服務。