$ j3 h4 B, m9 e% C4 K4 O& g n “ 水下机器人是水下无人潜水器的总称，主要分为有缆水下机器人（ROV）和无缆水下机器人（AUV）两类，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。ROV因为可实时响应、扩展性强、减少潜水员下水危险性等特点，使得其显示了很大的水下工作潜力。随着产品技术和质量的不断提升，目前ROV已经广泛用于海洋石油、水下检测、搜救打捞等方面。打捞搜救是一项极为复杂的工程，涉及的领域极多。其中ROV主要工作就是代替潜水员在水下进行水下搜索、视频观测和打捞救助辅助等工作。
* z( G2 }, M7 [/ G) }" T1 \! V$ k / b1 B; x! y7 O- Y7 u$ v
一 : X! k6 b. F$ Q% i
水下机器人发展及救捞中应用
3 d6 c! _6 W, F* ?
9 Y1 d. F+ H" G. p. c
9 z6 ~% A I: p/ b# _ 水下机器人的研制可以追溯到20世纪中期，而真正引起轰动是1966年，一台名为“CURV-1”的ROV和载人潜水器配合，成功在西班牙外海找到并打捞了失落在海底的氢弹，从而水下机器人开始受到了关注。这台水下机器人是美国1960年研制，专门用于水下打捞的机器人，这台机器人还在1973年在爱尔兰成功救援了一搜失事潜艇中的驾驶员。
% [ t. Q/ S. d- d 目前有很多国家和救援组织都采用ROV进行救助打捞工作，尤其是深水的救助打捞作业。美国Oceaneering公司就是这其中最成功的一家，他们自主研发并使用多款水下机器人，并配有相应的辅助系统，作业水域遍布世界各地。在近些年的几百起搜寻和勘察作业中，完成成功率近90%，并且创造了最大水深5425m的世界打捞记录。 # J3 c" e$ y9 P1 j
在国内救捞方面，救助打捞局也已经配备了多台3000-6000m的ROV，并且已经在多次大型救捞项目中成功应用，但目前无论是ROV使用率或成功完成率方面都于国外有一定差距，尤其浅水救捞还主要依托潜水员为主。 4 w* I% E. C ^$ L
! j1 p) K& {8 y/ |+ M3 N
D$ A* F. X$ r6 Q 二
/ R* p4 K, c: y! l' q+ ]( p 水下救捞工作流程案例分析
" ~' o& b* R# p o0 v - N7 l% `' \$ D* b% g+ x. o
6 h+ H- c$ o- ~, ?) v 2017年9月6日，河北唐山潘家口水库，GUE两名潜水员在水下长城探索项目中失联。深之蓝联合全国多支救援队、企业进行搜救工作。事故12天后，深之蓝江豚IV型缆控水下机器人（ROV）成功在水下找到两名失联潜水员。本文将结合本次搜救简述水下救捞的工作流程。 F# |$ B l2 G* Z$ N: y( e
) ^! G9 K6 U$ e# u
9 H6 w s7 b8 | q2 F: n! j5 J 1. 首先确定需要搜索的范围。如果搜索范围过大（建议不超过100m*100m），先制定测线，通过旁扫声纳或AUV对整片目标区域进行水下声学扫描，对于水底环境复杂的区域，也可以采用船载多波束等方式进行水下扫描。当在声纳图像中发现疑似目标后，对疑似目标的坐标进行标记。
% u$ A# Q4 t2 W + O% b p4 g! w: J% Y' G
! v$ W& [6 p" @6 ^ r: W2 _, v
- A. x7 g% H- |- u# h0 q1 h
5 P: V" b! A7 |9 W - S4 Y! m7 ]! V" ?0 R
图 – 旁扫声纳后处理图像 5 s/ y) }( g) z3 ~
6 K5 B: q+ c+ B1 Y. @# P
( V4 q! H2 G m8 J
潘家口水库位于河北唐山迁西县洒河桥镇，最大面积达72平方公里，水库总容量29.3亿立方米，库区水面105,000亩，最深处达80米。1975年作为华北地区最大的水利枢纽工程开始建设，1982年竣工。 9 J* x3 D" U, K
由于潘家口水库水下地形复杂，有淹没的村庄和渔民布置的渔网等。这种环境下旁扫声纳或AUV设备很难使用，最终采用多波束设备对可疑区域进行扫描。
5 F) d3 V* \: a
: d5 M, B5 Z+ p; R: `8 |
; w2 z. }# c& O
N5 Z2 R+ H+ _1 V, b( k ( M& E: T: y0 }/ N9 I' F: {: _
% m/ M0 e5 O% I. ~9 L/ I 图 – 潘家口重点区域扫描图（该图片来自劳雷公司） : S; S( {2 q+ \/ f a
4 t8 {7 b0 t: k$ c/ U4 L: }+ E8 s 7 W5 p0 g; H8 i7 }
通过对于可疑区域扫描图像的分析，得到了部分疑似点 8 R/ C' g/ ?4 ]# }& h3 M! h
6 H0 K, B# I! }8 R & F, f' X) {0 d% q5 \
2 u/ ~* r f1 p/ {, I9 V$ o2 f
. K0 y" Z9 a6 }
! O) X/ D5 j0 z- x2 X& M
图 – 锁定疑似目标点（该图片来自劳雷公司） & M1 \; \2 R8 P# Y$ H
. Q2 J# s N$ ~$ t& \ `
p/ s; ` Y T* z' ?7 h
2. 当发现疑似目标点后，ROV搭载定位和声纳传感器在疑似目标区域下水，通过声纳对这个区域进行扫描，获得疑似目标物的相对位置后，调整ROV靠近目标物。
* W k& T* [/ Z: p( c 本次搜救使用的设备是深之蓝公司的江豚IV-A型水下机器人，搭载了M900多波束前视声呐、超短基线水下定位系统和两功能的机械手。 ( @6 Z& K! n2 g3 Z! E" Y$ D- E$ q; h
$ q; ^' y. h. X+ W. i' S3 W1 e
9 K5 H7 @7 p( D! v4 P
3 u6 [4 d- p* T& l( P
$ g8 N' q% r% e& A% n/ B1 R* I
v4 b. U4 H1 a4 `) L1 Z: d 图 – 江豚IV-A型配置 * ~7 N5 G9 k+ v, e5 J! u
' k2 A9 o' X7 Z
5 q" \9 q! i( y ROV下水后在疑似目标区域进行往复式搜索，通过超短基线确认ROV的行进路线。由于水下能见度较差，主要通过M900声纳对ROV周围进行实时探测。每次ROV转向到下一条搜索路线时，要保证声纳可以部分覆盖上一次路线的区域，确保不会有遗漏的区域。 ( R5 n9 ^7 z" T% {- a2 ?4 ?6 `
: J, S& q4 q5 C2 x
! ?3 M+ l# B3 O8 D; P* w 5 V# S* l2 n; `3 E, I7 h9 L
[( x3 i5 d. U$ X6 ~5 C 5 }; p0 l3 r# b9 J/ ^
图 – ROV搜索路线图 4 T: A7 d) b. }( }
+ I& Q7 q( x4 I/ M5 @( z
8 ^$ c' q4 Y$ ^/ E7 ?) c 经过不断搜索，深之蓝的搜救队员终于在17日17时左右，从声纳图像中发现了疑似目标。 ! k; D; b3 u. T! S4 O3 |$ b
# v- z- w/ ~# E9 F, m. ^
, O e9 I, w- g% q / N) o9 n( u! l4 G
6 B( {# u& b) F
/ E9 p8 T3 v/ s 图 – 疑似目标
: b& I& o( |) _( l ) [) }8 G2 o) X9 [
* ]. A8 G5 U" a6 J/ M n2 l: l
3. 通过摄像头直接观察确认目标物情况。如果水质比较浑浊的情况，建议加载多波束图像声纳，通过多波束图像弥补摄像头的可视范围。
8 ~+ B; R& W$ i! P6 t& X6 [ s: S 保证疑似目标一直保持在声纳图像中，通过控制ROV不断靠近目标。最终目标出现在摄像头图像中，确认为目标潜水员。
7 C0 `7 n4 [+ t, I* j: y4 Z
/ y2 w: ?' X+ z5 l- k$ n* t) P3 q
7 C$ [; ]" T/ |( k& A' O( y! z
; B% d( L5 L; ~/ c9 _& Y: J4 D
% e* j% o1 l5 k # \, D+ l3 k0 }2 p& M; m) f1 x
图 – 确认目标 V7 n, {/ @) l0 k
% T5 s0 R0 l1 \" i# B3 Z" X; U3 v
- I5 Z0 b- G& X/ {; b3 l 找到第一个搜救目标后，不久后又在附近找到了第二个搜救目标，本次搜救任务的目标潜水员全部被找到。
! C8 ]& }& \+ S) O# j3 @% \+ p! U 4. 确认目标物后，可以通过USBL和GPS计算出ROV当前的GPS坐标，方便为打捞做准备；如果物体不大，也可以通过机械手直接抓取带回到岸上。 1 Q9 p4 z0 ]) h$ N: I1 c
5 P8 f7 J, i) q1 ~- B, B A! G " t: ]0 n) E" V+ M/ C# X; a: g
三 ! P: L2 ?0 X' p5 b5 x
ROV在救捞行业的前景和趋势
6 R3 E/ V, U' M' f1 n
) @- E; T/ h' w1 t* y7 ?2 o
2 z8 H1 g9 \: L' ~ ROV目前已经成为搜救打捞中不可或缺的力量，它可以代替人在搜救打捞过程中完成很多水下工作，比如穿引钢丝、水下清障、切割取样等。尤其在深水环境和危险环境，ROV的使用会极大的减少人员损伤风险。国际沉船打捞中ROV都发挥了重要的作用，也证明了ROV在搜救打捞领域的广阔前景。但是目前ROV在我国很多搜救打捞工作中并没有得到广泛应用，主要有以下原因：
0 a* B. A, L2 `9 Q0 y. t7 ^: } 1 水下机器人的成本相对偏高，尤其随着搜救打捞任务的复杂性，设备成本会成几何形上涨。 0 g- {4 u9 h% T) R- v) W1 z6 N
2 ROV的操作员需要具备丰富的经验，需要熟悉设备和传感器，同时需要具备海洋物理、空间几何等方面知识和良好的心理素质； # L+ b1 M3 {8 P( k( B! s1 r R; E
3. ROV目前技术已经逐渐成熟，但是水下环境复杂多变，水流、能见度等因素都会影响到水下机器人操作。
+ U0 R" w1 H9 [, M$ B
}$ T( @ O' A
$ N+ Y. o) a) @8 {# o2 e; V# W 加强水下机器人的应用推广培训，扩展水下机器人的搭载能力、降低水下机器人操作难度，能够更好的使水下机器人服务于救捞行业。智能技术的不断发展，未来水下机器人也可以通过引入智能技术，自主判定水下的工作。
8 c7 [: R/ V0 z4 h
& e9 U, X; A: c# r
5 B4 r8 `( \3 q. K6 F* z 举报/反馈
1 I7 g$ D5 B6 |8 W/ W; m
' K5 { J" t5 P& u
. ~, Y$ G! M7 b1 u1 N- z O w1 R' U% U! x% r" z" i6 } L
9 Z1 h: |' t7 j1 p+ Q. M( s k2 U& ^' V7 R ?! J- f% p' k5 z* Y
| 
