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從四川走向深海:水下機器人玩轉(zhuǎn)“攝影”與“科研”

展廳內(nèi),各式各樣的水下機器人。四川日報全媒體記者 李志強 攝
海洋一直以來都是極具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之一,人類對它的“追問”已綿延千年。如今,隨著人工智能、機器人等技術(shù)“狂飆”突圍,通往深海的新大門正徐徐打開。
為“尼斯湖水怪傳說”提供新解,探測希臘水下古城……在成都科創(chuàng)生態(tài)島,有這樣一家企業(yè),他們研發(fā)的水下機器人,可以下潛到深海中,扮演水下“攝影師”“救生員”“科學家”等角色,“暢游”全球100多個國家和地區(qū)。
與普通機器人相比,水下機器人有哪些特點?有哪些用途?近日,記者走進潛行創(chuàng)新(成都)機器人科技有限公司(以下簡稱潛行創(chuàng)新),一探究竟。
從無人機到水下機器人遠銷 100多個國家和地區(qū)
專注于研發(fā)水下機器人的潛行創(chuàng)新,一開始想做的,其實是空中無人機市場。在企業(yè)成立之前,團隊想了一個名字——“行天者”,顧名思義,是想在空中市場,大展拳腳。
但很快,團隊就放棄了這個想法,轉(zhuǎn)而一頭扎進水下,取名為“潛行創(chuàng)新”,意思是在水下尋找發(fā)展空間。究其原因,是彼時的無人機市場發(fā)展迅猛,競爭十分激烈,而水下智能裝備市場,卻是一片藍海,潛力巨大。從此,潛行創(chuàng)新面向消費級和輕工業(yè)級市場,研發(fā)、生產(chǎn)、銷售便攜式水下機器人產(chǎn)品。
從天空之上到深海之下,潛行創(chuàng)新團隊面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)不小。
首先是水下動力的挑戰(zhàn)。與以空氣為介質(zhì)的工作環(huán)境不同,水下情況更為復(fù)雜,以密度來說,水的密度是空氣的數(shù)百倍,阻力更大,對動力提出了更高要求。
“想要停在固定位置作業(yè),需要高效能的水下推進器。”企業(yè)售前工程師陳哲軒介紹,所謂水下推進器,簡單理解,相當于無人機的螺旋槳,通過不同的轉(zhuǎn)速控制,實現(xiàn)水下機器人的定點、轉(zhuǎn)向等動作。為了研發(fā)出小體積、大推力的水下推進器,光是測試,研發(fā)團隊就花了近一年的時間,進行了數(shù)千次試驗。
其次是精準操控的挑戰(zhàn)。在水下作業(yè),水下機器人需要克服水流、風浪等方面的干擾,根據(jù)變化靈活調(diào)整運動姿勢,應(yīng)對各種復(fù)雜環(huán)境。為此,團隊研發(fā)了AnchorX智能全向抗流系統(tǒng)的算法,相當于給機器人安裝了“智能駕駛系統(tǒng)”,可以依據(jù)水流沖擊程度,自動調(diào)節(jié)推進器動力。
前進、后退、上浮、下潛……展示廳的體驗區(qū),在一個長約5米的泳池中,陳哲軒拿著控制手柄,向記者演示機器人不同流速下的運動過程?!澳壳?,機器人的速度達到了每秒2.2米左右,下潛深度可達350米,這些數(shù)據(jù)是正常潛水員近5倍,同時,它還能在海上風電、海上石油鉆井平臺等復(fù)雜水域場景中實現(xiàn)平穩(wěn)作業(yè)?!?/p>
最后還有精細化導(dǎo)航的挑戰(zhàn)。“無人機、無人車可以使用GPS系統(tǒng)進行導(dǎo)航,但GPS衛(wèi)星信號很難穿透水下,也給導(dǎo)航的精度帶來了影響?!睗撔袆?chuàng)新營銷負責人楊曉陽說,此前,水下機器人往往會依靠慣性系統(tǒng)“自主”感知前進方向,但受制于復(fù)雜多樣的水下環(huán)境,很難實現(xiàn)精細化導(dǎo)航。
為此,團隊在慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)之上,給機器人配備了聲吶、攝像頭、傳感器等探測設(shè)備,同時輔以算法,提升機器人運行準確度。“我們通過聲、光、電等結(jié)合的方式,導(dǎo)航更精準,尤其在一些能見度低的環(huán)境下,可以對復(fù)雜地形進行避讓,保證了機器人的安全性。”
在接連攻克水下動力、操控、導(dǎo)航等核心技術(shù)后,潛行創(chuàng)新開始進軍國際市場。目前,該企業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)歷經(jīng)數(shù)次迭代,遠銷歐洲、美國、日本等100多個國家和地區(qū),超八成訂單來自海外。
“攝影師”“科學家”“救生員”打開水下更大想象空間
不久前,一則科研領(lǐng)域的新聞讓潛行創(chuàng)新意外出圈:5月,英國海洋生物團隊來到尼斯湖,首次捕捉到的巨型梭子魚與鮭魚影像,其體型遠超常規(guī)認知。有海洋生物學家指出,巨型魚類群等證據(jù)表明,尼斯湖確實具備支撐大型掠食者生存的食物鏈基礎(chǔ)。
發(fā)現(xiàn)這些證據(jù)的正是潛行創(chuàng)新旗下水下機器人產(chǎn)品。此外,機器人還采集到尼斯湖地質(zhì)構(gòu)造、水流動態(tài)及生物分布數(shù)據(jù),為科研人員進行環(huán)境監(jiān)測、古氣候研究,提供了寶貴的素材資料。
化身“攝影師”“科學家”參與科研工作,潛行創(chuàng)新的機器人早已駕輕就熟。此前,機器人還跟著一支來自意大利的科研團隊,就當?shù)匾患倚薜涝汗啪退氯芏催M行探測,便于更多人了解古井、溶洞構(gòu)造。此外,它還和西班牙科研愛好者一起,對當?shù)乜λ固氐孛捕囱ㄟM行了探測,了解巖溶發(fā)育規(guī)律和地下水流動路徑。
事實上,水下機器人正在解鎖更多應(yīng)用場景。在日本,它變身“漁民”,定期對漁網(wǎng)、網(wǎng)箱的破損情況、養(yǎng)殖動物的生長和健康情況進行檢查,清理水草和養(yǎng)殖網(wǎng)附著物,讓養(yǎng)魚更輕松。
在英國,它成為“維護工人”,深入水下對船體進行檢測,快速識別問題并提升維護效率,幫助當?shù)仄髽I(yè)降低運營成本。
在韓國,它還可以充當“救生員”,協(xié)助當?shù)卣褤颇缢?,提升水下?yīng)急救援領(lǐng)域的能力……
“目前,水下機器人廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、船體檢測、緊急救援、科學和探索等多個領(lǐng)域?!睏顣躁栒f,未來,潛行創(chuàng)新還將圍繞推進技術(shù)、AI自主導(dǎo)航等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力,不斷優(yōu)化水下機器人性能,拓展更多消費場景和需求。此外,潛行創(chuàng)新還把核心技術(shù)拓展到泳池清潔等領(lǐng)域,開發(fā)新產(chǎn)品,讓更多人享受到機器人帶來的便利。
在潛行創(chuàng)新大廳顯眼的位置,有這樣一句標語:探索未知??梢灶A(yù)見的是,隨著水下機器人應(yīng)用不斷拓展,更多關(guān)于水下世界的想象空間將被打開。(四川日報全媒體記者 高杲)
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