蔡華偉制圖

潛龍二號是我國目前最先進(jìn)的自主水下機(jī)器人，初出茅廬就創(chuàng)下多項(xiàng)紀(jì)錄

“黃胖魚”有何過人之處(關(guān)注)

本報(bào)記者 劉詩瑤

正在執(zhí)行中國大洋49航次業(yè)務(wù)化調(diào)查任務(wù)的“向陽紅10號”帶上了一件探海利器——潛龍二號,。它是我國自主研發(fā)的4500米級深海資源自主勘查系統(tǒng),，也是目前國內(nèi)最先進(jìn)的自主水下機(jī)器人。

潛龍二號長啥樣,？它有何過人之處,？未來又將如何應(yīng)用,？

相比潛龍一號,，潛龍二號更像一輛越野車,，能更好地在復(fù)雜地形中作業(yè)

見過潛龍二號的人，都對它印象深刻,。

與很多潛水器不同,，潛龍二號看起來就像一條魚：長3.5米，高1.5米,，體重1.5噸,，立扁形身體通體鮮黃，還有4只“鰭”——科學(xué)家親切地稱之為“黃胖魚”,。

潛龍二號奇特的模樣在國內(nèi)獨(dú)樹一幟,。“這是國際上首次應(yīng)用非回轉(zhuǎn)體立扁魚形設(shè)計(jì),，有利于減少垂直面的阻力,，便于它在復(fù)雜海底地形中垂直爬升，也可以增強(qiáng)水面航行能力,?！?潛龍二號總設(shè)計(jì)師、中科院沈陽自動(dòng)化研究所研究員劉健說,，“我們設(shè)計(jì)的初衷并非為了仿照魚形,，外形設(shè)計(jì)依據(jù)的是水動(dòng)力優(yōu)化計(jì)算的結(jié)果，沒想到最后和魚的外形類似,?！?/p>

科研人員在潛龍二號上傾注了大量心血，盼望它擔(dān)負(fù)起深海探測的重任,。

潛龍二號是在國家863計(jì)劃支持下,，由我國科研人員自行設(shè)計(jì)、歷時(shí)5年艱苦攻關(guān)研制的,。作為一套集成熱液異常探測,、微地形地貌探測、海底照相和磁力探測等技術(shù)的實(shí)用化深海探測系統(tǒng),，它主要用于多金屬硫化物等深海礦產(chǎn)資源的勘探作業(yè),。

浩瀚海洋中蘊(yùn)藏著豐富的資源，根據(jù)國際海底管理局的相關(guān)規(guī)章,，哪個(gè)國家最先探測到海底資源,，并提供相應(yīng)數(shù)據(jù)和資料，就能獲得優(yōu)先開采權(quán),。僅靠人類的潛水技術(shù),，不能到達(dá)深海的絕大部分區(qū)域,，水下機(jī)器人就有了用武之地。

水下機(jī)器人通常分為三類：載人潛水器(HOV),、遙控水下機(jī)器人(ROV)和自主水下機(jī)器人(AUV),。其中，大名鼎鼎的蛟龍?zhí)柺禽d人潛水器,，海龍?zhí)柺菬o人遙控潛水器,，二者均擅長局部作業(yè)、定點(diǎn)精細(xì)探測,，卻不擅長大范圍精細(xì)探測,。潛龍?zhí)杽t不同，它是無人無纜自主潛水器,，可以自由行動(dòng),，在較大的區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行精細(xì)探測，可以自主導(dǎo)航,、自主作業(yè)以及自我保護(hù),。

我國第一臺實(shí)用型6000米水下機(jī)器人潛龍一號誕生于“十二五”期間，應(yīng)用于海底較平坦的多金屬結(jié)核區(qū),。

早就有潛龍一號了,，還要“黃胖魚”做什么？

“洋中脊多金屬硫化物區(qū)的海底地形異常復(fù)雜,，上下起伏達(dá)1000多米,，探測難度很大?！贝笱?9航次第二航段首席科學(xué)家,、國家海洋局第二海洋研究所研究員陶春輝說，有些任務(wù)潛龍一號勝任不了,，需要升級版的潛龍二號,。

相比潛龍一號，潛龍二號更像一輛越野車,，能更好地在復(fù)雜地形中作業(yè)：除了探測多金屬硫化物，它還能探測多金屬結(jié)殼資源,，獲得同時(shí)間同位置的聲學(xué)微地貌,、溫鹽深、濁度,、甲烷,、氧化還原電位、磁力等多種數(shù)據(jù),，進(jìn)而圈定礦化區(qū),。

“黃胖魚”構(gòu)造精、“智商”高，探測成績創(chuàng)下我國深海自主水下機(jī)器人之最

“黃胖魚”怎么工作,？

下潛前,，科研人員會(huì)在“黃胖魚”的“大腦”中植入?yún)?shù)和使命配置，然后用吊車將其放到水中,；之后解除吊車和潛水器之間的聯(lián)系,，“黃胖魚”就能夠下潛到指定區(qū)域。

“它身上安裝了下沉壓載鐵和上浮壓載鐵,。下水后它依靠自身重力下潛,。下潛到預(yù)定深度后，它自動(dòng)拋掉下沉壓載鐵,，然后開始作業(yè),。完成作業(yè)后，它會(huì)自動(dòng)拋掉上浮壓載鐵,，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上浮,，工作人員再通過遙控掛鉤或拋繩等方式將它回收到母船?！眲⒔≌f,。

到達(dá)作業(yè)區(qū)的“黃胖魚”非常忙碌。在“大腦”控制下,，它的“眼睛”格外敏銳,，背著一架“相機(jī)”靈活穿梭，“尾巴”也在同步工作,。

“眼睛”是指潛龍二號的聲吶,。其中，前視聲吶是一臺避碰控制設(shè)備,，可以將潛水器采集的聲學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像,，用以識別障礙物和周邊環(huán)境，隨后通過自主轉(zhuǎn)動(dòng)和躲避,，保障機(jī)體安全和任務(wù)正常,。據(jù)介紹，這項(xiàng)技術(shù)也是在國內(nèi)首次采用,。兩側(cè)的測深側(cè)掃聲吶,，會(huì)一刻不停地搜集地形地貌數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)信號處理,，沿著規(guī)劃好的線路在海底來回橫掃,。

在電池支撐下，潛龍二號最長可工作30多個(gè)小時(shí),?！包S胖魚”的4只“鰭”,，其實(shí)就是4個(gè)可旋轉(zhuǎn)舵推進(jìn)器?？坎倏赝七M(jìn)器和舵進(jìn)行運(yùn)動(dòng),，潛龍二號才能靈活地前進(jìn)、后退,、旋轉(zhuǎn),，在海底“翻山越嶺”。

“相機(jī)”,，就是海底照相機(jī),，每隔7秒鐘就能在伸手不見五指的海底拍攝一張照片，最終形成一張完整清晰的海底照片,，供科學(xué)家分析研究,。

“尾巴”是安裝在潛龍二號末端的磁力探測儀?！坝行┒嘟饘倭蚧飬^(qū)已經(jīng)不活動(dòng),，傳統(tǒng)的羽狀流探測系統(tǒng)難以探測。而國內(nèi)首次采用,、自主研發(fā)的磁力儀卻能探測出它的磁異常,。”陶春輝說,。

“黃胖魚”的先進(jìn)不僅體現(xiàn)在精良的構(gòu)造,，更在于它高“智商”，自動(dòng)性好,。比如,，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)自己“身體”出現(xiàn)故障，如果不影響作業(yè),，它就會(huì)堅(jiān)持到底,；如果感到“大事不妙”，不能再在水下了,，它就會(huì)自動(dòng)結(jié)束作業(yè)上浮回來,。

“黃胖魚”初出茅廬，就表現(xiàn)不俗,。2016年2月至3月,，它在西南印度洋執(zhí)行了中國大洋40航次第二航段試驗(yàn)性應(yīng)用任務(wù)，這也是它的首次試驗(yàn)性應(yīng)用,。該任務(wù)總共進(jìn)行了8個(gè)潛次,，其中7個(gè)潛次為長航程探測任務(wù),，水下時(shí)間231.3小時(shí),，累計(jì)航程661.7公里,，探測面積達(dá)到218平方公里，探測數(shù)據(jù)均完整有效,。

在這次試驗(yàn)性應(yīng)用中,，潛龍二號的探測面積超過我國以往任何深海自主水下機(jī)器人的探測面積，連續(xù)4個(gè)長航程成功探測成績也創(chuàng)下了我國深海自主水下機(jī)器人之最,。

“黃胖魚”的“弟弟”潛龍三號預(yù)計(jì)今年3月進(jìn)行首次海試

在劉健眼里,，“黃胖魚”就像他的孩子。做父母的,，最牽掛的永遠(yuǎn)是孩子的平安,。每次潛龍二號下水，劉健都會(huì)“兒行千里母擔(dān)憂”,。

劉健盼著這個(gè)孩子成長更快,。“潛龍二號是我國目前最先進(jìn)的深海自主水下機(jī)器人,，已達(dá)到國際先進(jìn)水平,。但它的技術(shù)水平和性能還需進(jìn)一步提高?！眲⒔「嬖V記者,，當(dāng)從水面將潛龍二號順利回收后，科學(xué)家會(huì)下載其探測的各項(xiàng)數(shù)據(jù),?！敖窈笠ㄟ^技術(shù)創(chuàng)新縮短數(shù)據(jù)回傳和下載的時(shí)間，更及時(shí)地處理數(shù)據(jù),?！?/p>

“潛龍二號是機(jī)器人的一種類型，隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步,，也許未來在充分論證的基礎(chǔ)上,，有可能將一些最新的智能技術(shù)應(yīng)用到潛水器的升級換代上?！贝笱蟮V產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)辦公室副主任李波說,。

除了潛水器本體和探測技術(shù)的改進(jìn)，專家認(rèn)為還要改進(jìn)管理,、強(qiáng)化應(yīng)用,。

據(jù)了解，“黃胖魚”的“弟弟”潛龍三號預(yù)計(jì)今年3月進(jìn)行首次海試,?！八蜐擙埗柺菍\生兄弟，是在其基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化升級的同類潛水器,?！崩畈ㄕf,，海洋浩瀚無際，深海探測需求日益增長,，“潛龍”家族的主要目標(biāo)是對深海資源進(jìn)行大范圍精細(xì)探測,，更好為大洋資源勘查和深海科學(xué)調(diào)查服務(wù),。因此未來潛龍家族潛水器數(shù)量還會(huì)繼續(xù)增加,，開展集群作業(yè)、協(xié)同作業(yè),。

此外,，服務(wù)于深海探測的新科考母船有望在2019年底下水。屆時(shí),，它將同時(shí)搭載“蛟龍”“海龍”和“潛龍”,，“三龍”將有機(jī)會(huì)攜手探海。