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重庆坠江公交车打捞背后的国内水下机器人应用市场

作者:深圳铭之光 发布时间:2018-11-02 15:50:46
  在最近网络热议的重庆公交车坠江重大交通事故中,为准确摸清坠江车辆在水下的具体位置,武警重庆总队船艇支队动用水下机器人进行不间断搜寻。据悉,水下机器人不仅潜入江底回传了客车位置,还摸清了江底地形地貌、水流状况、遇难人员等各种信息,为实施救援做出了功劳。
 


坠江公交车打捞救援现场的水下机器人
 
  何为ROV水下机器人?
 
  水下机器人,是水下无人潜水器的总称,主要分为载人潜水器(HOV)、有缆遥控水下机器人(ROV)和自主导航式的无缆水下机器人(AUV)三种类型。其中,由于ROV占据水下无人潜器的绝大多数,所以,通常情况下水下机器人也泛指有缆水下机器人,即ROV。
 


水下机器人发现公交车的瞬间
 
  据悉,此次参加救援的水下机器人,是一款由天津深之蓝公司开发的缆控水下机器人。这款便携式观察级ROV,利用声呐技术探测水下情况,适合手动布放,可根据需求搭载机械手、声呐、摄像头、传感器等。下面,就以参加此次救援的水下机器人为例,其工作原理和简要步骤如下:
 
  1.确定搜索范围后,进行水下声学扫描。当在声呐图像中发现疑似目标后,对疑似目标的坐标进行标记。
 
  2.通过摄像头直接观察确认目标物情况。
 
  3.获得疑似目标物的相对位置后,调整机器人靠近目标物。
 
  4.确认目标物后,可通过USBL(超短基线水下定位系统)和GPS计算出当前的GPS坐标,方便为打捞做准备;若 物体不大,也可通过机械手直接抓回岸上。
 
  水下机器人的监控、定位及测量
 
  在作业过程中,水下机器人通常需要通过自动控制系统和通讯系统对其运动进行控制和调节,使其能到达正确的作业地点。而要保证机器人能够顺利到达目的地,就必须对水下位置加以监控和调节。
 
  机器人的声纳可用来探测障碍物和靠近的物体,避免水下航行过程中发生碰撞。GPS定位系统用来测量水下机器人的实时坐标位置,电子罗盘等可对机器人的方位航行进行测量,并将自身航向发送给控制系统,以便同目的地方位进行比较,并作出相应的航行调整。尤其是远程作业时,航向的测量就更加重要。
 


USBL超短基线水下定位系统
 
  ROV超短基线水下定位系统
 
  一般来说,由于GPS信号无法在水下不能传输,因此,水下机器人一般选用USBL(超短基线水下定位系统),来确定水下潜器的相对位置和运动轨迹。
 
  USBL分收发机阵和应答器两部分,应答器安装在ROV上,收发机阵从岸上或船上放入水下。收发机阵发射信号到应答器,并接收应答器的回馈信号,利用各个阵元之间的相位差(或者时延差)来测量目标的方位,从而计算出ROV在水下相对收发机阵的位置,再结合ROV内置的电子罗盘和水面上的GPS等系统,即可获得ROV的绝对坐标位置。
 
  其中,ROV配备的压力传感器、湿度传感器、电子罗盘等传感设备,可起到保持姿态,固定航向及位置悬停的功能,同时,还可协助水下机器人在水中实现定深、定向、上浮、下潜等功能。
 
 
水下机器人
 
  国内水下机器人市场
 
  据业内人士介绍,国内研发水下机器人的企业,已从此前的几十家经洗牌后只剩下几家独大。眼下,水下机器人产品分为行业级应用和消费级应用。其中,行业级应用包括水下搜救、考古、海洋测绘、海洋保护、养殖渔业和旅游业;而消费级应用则包括了钓鱼、水下摄影、水上运动娱乐。
 
  例如,此次水下机器人救援,就属于行业级应用。而对消费者来说,更多的是需要消费级应用产品助力。例如,全球钓鱼爱好者人群数量众多,水下机器人可帮助用户在钓鱼的时候打窝、可以放氧气球、可以放食物,也可以直接利用船体拖拽鱼钩进行钓鱼。并且,用户还可通过前置相机实时预览及录像。
 
  业界人士称,目前,水下无人机是一个新的品类,至少需要3到5年的市场培育,这要遵循市场规律,随着量产、技术摊销,成本将来或会降低。
 


2018世界机器人大会上的水下机器人产品展区
 
  水下机器人研发
 
  另外,在技术层面,与国外相比,我国的水下机器人发展处于发展阶段,在国外水下机器人行业已经产业化的情况下,我国水下机器人研发还有一段路要走。
 
  例如,在开发过程中,水下机器人开发商面临着传感器技术方面的挑战。这是因为,水下机器人是一个载体,这个载体需要装眼睛、装手,需要各种各样的传感器的能力,让它适应不同的细分行业。但目前,国内由于传感器技术领域比较薄弱,因此开发商通常都会进行传感器一体化的设计,从而满足不同行业多种多样的实际应用需求。