頂尖潛水員遇難水下機器人如何避免悲劇重演？
潛水，是一項既能鍛煉身體，又能探尋神奇的水下世界的運動。如今已有越來越多的人開始接觸并參與其中。
但是在本月9月6日，兩名潛水員結伴在河北唐山潘家口水庫下潛探索水下長城時失蹤，直到本月17、18日，兩名潛水員的遺體才被水下機器人尋得。
據(jù)了解，兩名潛水員是GUE（環(huán)球水下探索組織）成員，目前在中國只有7個人通過了GUE考核，可以說兩名潛水員皆是屬于潛水人士中的頂尖存在。為何兩名經(jīng)驗豐富的潛水員仍遭不幸呢？關于兩人的死因，早已被討論得沸沸揚揚，到底是潛水員自身的原因？還是電箱電擊導致？我們不好妄加猜測，只能等待權威部門最終的調(diào)查結果。
兩名頂尖潛水員的離去，不禁讓我們深感痛惜，與此同時我們也應該思考，當人們面對水底這一類復雜且存在未知因素的工作環(huán)境時，是否應該使用水下機器人，避免此類悲劇重演。
水下機器人的發(fā)展及應用
水下機器人，也被稱為無人遙控潛水器，它是一種用于水下極限作業(yè)的機器人。因為水下環(huán)境復雜，存在各種未知因素，而且人類的下潛能力始終有限，因此水下機器人的出現(xiàn)為人類探尋水下世界提供了巨大幫助。
早期水下機器人的原型是潛水器。早在1953年，第一艘無人遙控潛水器問世。伴隨著海洋事業(yè)的發(fā)展，無人遙控潛水器逐漸被重視。
1975至1985年是遙控潛水器大發(fā)展時期。海洋石油和天然氣的開發(fā)，推動了潛水器理論和應用的研究，潛水器的數(shù)量和種類都有顯著地增長。
近年來，各個國家對海洋資源越來越看重，紛紛加大了水下機器人的研發(fā)投入。美國、日本、法國作為最早一批研制水下機器人的國家，如今早已掌握了先進的水下機器人技術。在這方面，中國同樣不甘落后，80年代開始，中國也開展了水下機器人的研究和開發(fā)。今年8月，我國自主研制4500米載人潛水器蛟龍?zhí)柕恼Q生，更是將我國水下機器人研究推上新高度。
從結構上看，水下機器人也實現(xiàn)了從有線遙控到無線監(jiān)控的進化。傳統(tǒng)的有線遙控機器人分為水面設備與水下設備兩部分，水面設備包括操縱控制臺、電纜絞車、吊放設備、供電系統(tǒng)等；水下設備包括中繼器和機器人本體等。機器人本體依靠推進器在水下運動，配備有攝像機、照明燈等觀測設備以及機械手等作業(yè)設備。有線遙控機器人的操控方式，是由操作員在水面母艦上控制和監(jiān)視潛水器作業(yè)，靠電纜向本體提供動力和信息交換。由于電纜的存在，很大程度上束縛了潛水器的水下作業(yè)。
因此新型水下機器人從遙控式向監(jiān)控式發(fā)展。一方面，脫離了有線遙控的束縛，機器人可以更深入更靈活的進行水下作業(yè)；另一方面，由主控計算機和潛水器本體計算機實行遞階控制，www.sonanjido.com，它能對檢測信息進行加工，建立環(huán)境和內(nèi)部狀態(tài)模型。操作人員通過人機交互系統(tǒng)向其下達命令，對機器人的動作過程進行監(jiān)視。
現(xiàn)今人們已經(jīng)開始研制智能水下機器人系統(tǒng)。操作人員只需要下達總?cè)蝿眨瑱C器人就可以自主識別和分析環(huán)境，并自動規(guī)劃行動、回避障礙、自主地完成指定任務。
發(fā)展至今，水下機器人的應用已不再是為了助力海洋油氣業(yè)，尤其是面對復雜多變的水下環(huán)境時，使用機器人可以極大的保障人類人身安全。因此人們已經(jīng)將其應用在各個方面：
1、搜救事業(yè)
與人類相比，水下機器人擁有更加可靠的續(xù)航能力，因此海上救助打撈、近海搜索、水下目標觀察、水下洞穴搜救等都是水下機器人在搜救上的主要作用。例如本次潛水員遇難事件中，就采用了水下機器人ROV協(xié)助搜救。
2、安全檢測
水中建筑例如大壩或橋墩的結構檢測，或者是公安海關使用其進行船側(cè)、船底物品檢測、危險品靠近檢查等，可以有效避免人身損傷。此外，核電站反應器檢查、水電站檢修等也多采用機器人來進行。
3、科研事業(yè)
科學界一直熱衷于水下環(huán)境的探索。無數(shù)未知的事物等待人們?nèi)グl(fā)掘，因此海洋考察、水下生物觀測、水環(huán)境監(jiān)測以及水下考古、水下沉船考察等，都是水下機器人在科研事業(yè)上的應用。
此外，還有諸如潛水拍攝、漁業(yè)養(yǎng)殖等應用。其涉及層面之廣，為人類從事各種海洋產(chǎn)業(yè)活動提供了巨大幫助。
水下機器人優(yōu)缺點并存
水下機器人的出現(xiàn)開始大量取代過去由載人潛水器或潛水員所承擔的工作，優(yōu)點顯著。第一，安全性方面，無論是高危險度環(huán)境、水污染嚴重環(huán)境還是零可見度的水域，水下機器人都比人類更加有利。通過自身配備的傳感器、攝像頭、探照燈等儀器，采集所需數(shù)據(jù)傳輸給人類或者自主分析處理，能夠有效的保障人身安全；第二，由于機器人的機械構造，相比人體，能夠提供數(shù)倍的力量支持，機器人配備的機械臂機械爪等工具，在沉船打撈、重物搬運方面，能夠極大的提高工作效率；第三，續(xù)航能力，數(shù)據(jù)表明，潛水員身穿自攜式潛水裝，水深10米左右時，可以在水下停留約30分鐘。另外水溫、水深、水流、波浪、水下能見度以及潛水員體力消耗，都是影響潛水員水下工作時長的重要因素。而水下機器人則可以長時間在水下工作，續(xù)航能力更深一籌。近日由麻省理工學院注資的創(chuàng)業(yè)公司OpenWaterPower研發(fā)了一種電池，甚至可以通過海水轉(zhuǎn)換電能，讓水下機器人的工作時間延長至原來的十倍之多。
盡管水下機器人優(yōu)點頗多，但是仍有不少方面需要改善。第一，由于水下環(huán)境復雜，水聲信號的噪聲影響較大，機器人身上的傳感器精度易受影響，因此水下機器人的目標探測和識別技術有待加強；第二，水流、水紋等因素都會影響機器人在水下的導航定位，目前常用的慣性導航系統(tǒng)、重力導航系統(tǒng)、海底地形導航系統(tǒng)、地磁場引力導航系統(tǒng)等，基本能滿足水下機器人的需求，但是成本非常高，這也是國內(nèi)外目前最重視的問題；第三，實時通訊問題，KUKA機器人示教器維修，光纖通信不僅傳輸速率快，而且抗干擾能力強，但是限制了水下機器人的工作距離和可操作性。水聲通信是水下機器人實現(xiàn)中遠距離通信唯一的、也是比較理想的通信方式，但是主要障礙是隨機多途干擾，多項技術難題有待解決；第四，智能化不足，增加水下機器人行為的智能水平一直是各國努力的目標，但是目前人工智能發(fā)展水平還不能完全滿足水下機器人的需求。
小結
隨著技術的進步，各式各樣的水下機器人將以更快的速度發(fā)展起來，未來的水下機器人應該具有象魚一樣的推進效率、高的游動速度以及極好的運動靈活性能，同時，提高它的通用性，并且希望其具有一定的人工智能，可以根據(jù)內(nèi)部信息和環(huán)境信息穩(wěn)定可靠地自主作業(yè)，能夠代替人在需要的深水環(huán)境中擔負起自動或半自動的決策任務，以適應未來開發(fā)和探測海洋的需要。此外，工業(yè)機器人維修，還希望能降低水下機器人本體和控制裝置的成本，提高其使用壽命等。
總的來說，水下機器人的發(fā)展現(xiàn)在處在初步階段，還有一些關鍵技術問題需要解決。隨著國家海洋開發(fā)的力度和深度，水下機器人的用途會越來越多，必將成為科技界發(fā)展的一大趨勢。