淺談國內(nèi)外ROV的研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

韓朝+山欽

【摘 要】ROV指的是無人遙控潛水器，是目前用于水下觀察、檢查和施工的水下機器人。本文對國內(nèi)外ROV的研發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行探析，概括了目前水下機器人的基本系統(tǒng)構(gòu)成以及主要特征，從一定時間內(nèi)對ROV的發(fā)展概況進行探索，并分析了ROV在未來的發(fā)展趨勢。本文還對ROV通信系統(tǒng)的重要模塊——通信節(jié)點的基本概念以及運作方式和通信方式記性概述，對于后續(xù)使用及學(xué)習(xí)ROV通信系統(tǒng)方面具有較高的參考價值。

【關(guān)鍵詞】ROV；研發(fā)現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

一、當(dāng)前ROV的系統(tǒng)組成與基本特點

ROV自身具有較高的經(jīng)濟性，且靈活性也較強，對各類作業(yè)環(huán)境能夠有效適應(yīng)，其自身具備諸多優(yōu)點使得目前國內(nèi)外加強了對其的研究。目前在海洋資源開發(fā)或是水下工程調(diào)查等方面得到了廣泛應(yīng)用[1]。

ROV從系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)上可以將其分為水下潛航實體和水面控制指揮系統(tǒng)。水面控制系統(tǒng)主要是ROV作為進行各項作業(yè)活動的主要控制器，其自身具備操控系統(tǒng)、定位跟蹤系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。其中臍帶電纜是重要的系統(tǒng)裝置，能夠為水下機器人提供充足的動力和活動電源，此外還能進行信息與活動狀態(tài)的傳遞，使得信號之間能夠有效傳遞。當(dāng)水下機器人活動產(chǎn)生問題之后，能夠?qū)OV迅速拉出水面。水下潛航實體主要由動力推進、實時通訊、定位導(dǎo)航、執(zhí)行系統(tǒng)等部分構(gòu)成。ROV借助臍帶電纜能夠獲取自身各項活動所需要的電源，具備充足的動力，不受到能源的限制，使得機器人自身還能搭載更多的設(shè)備儀器。操作者在水面之上進行操控作業(yè)，保障了人員自身的安全性。通過信息交流傳輸能夠掌握大量數(shù)據(jù)，有助于提高人員的決策分析能力。此外ROV自身沒有設(shè)定的電池艙位，自身綜合技術(shù)以及實際造價成本較低，所以目前得到廣泛應(yīng)用。

二、國內(nèi)外ROV的研發(fā)現(xiàn)狀分析

ROV是現(xiàn)今世界上最早開發(fā)和實際應(yīng)用的無人潛水器，根據(jù)相關(guān)資料記錄，最早研制ROV是在20世紀(jì)的60年代。在1960年由美國研制出世界上最早的一臺ROV。后來由于ROV自身的突出功能得到世界廣泛重視。隨著后來社會的進步以及科學(xué)技術(shù)不斷提升，ROV的實際研發(fā)進程不斷加快，開始以產(chǎn)業(yè)化的形式全面發(fā)展。經(jīng)過一段時間的發(fā)展，ROV已經(jīng)是目前世界工業(yè)體系的一個組成部分，世界有超過400家廠商進行ROV的生產(chǎn)研制，提供與ROV相關(guān)零部件制作等服務(wù)。目前ROV的研發(fā)技術(shù)還是以國外發(fā)達國家為首，美國研發(fā)的MAX Rover是世界全電力驅(qū)動ROV，前進速度達到3knots，橫向與垂向的推力分別為39kg和34kg，在一般水流中都能發(fā)揮出高效的性能優(yōu)勢。日本相關(guān)研究中心所研發(fā)的“海溝號”是世界上潛水深度最大的ROV，其機器人可以自身攜帶聲吶和攝像機等，能夠?qū)Ω黝惡５讏D像進行攝像，并且完成相關(guān)的取樣活動[2]。

世界上相關(guān)研究基地對ROV的研發(fā)還在發(fā)展過程中，對海洋資源以及油氣礦物資源的數(shù)據(jù)采集和研究等方面得到了全面應(yīng)用，是目前采用最多也是經(jīng)濟效益最佳的潛水器。我國從事ROV研發(fā)主要是從20世紀(jì)70年代開始的，與發(fā)達國家之間相比具有一定的差距，我國研發(fā)的“海人一號”能夠在不同的水下環(huán)境展開連續(xù)性作業(yè)，并且對各類生物能夠進行采集取樣，完善切割等活動。此后我國在“海人一號”的基礎(chǔ)之上加強研究力度，先后研制了不同類別的ROV。隨著“8A4ROV”試驗成功，使得我國在ROV研究領(lǐng)域又跨入了全新的發(fā)展階段。

但是ROV自身探測能力、制作工藝水平以及導(dǎo)航定位技術(shù)與國外發(fā)達國家之間仍舊存在著一定的差距，使得國產(chǎn)ROV的種類受到限制。但是我國很少引進國外的ROV，因為不僅自身造價較高，還需要相關(guān)配套服務(wù)來保障ROV的有效運行，最關(guān)鍵的是國外的ROV不能有效適應(yīng)我國大范圍海區(qū)有效使用，自身抗干擾能力以及靈活機動性受到限制。

三、NODE在Schilling ROV中的應(yīng)用概述

目前Perry、SMD、Schilling這三大ROV設(shè)計生產(chǎn)商所研發(fā)的ROV是世界上運用最多的ROV，在設(shè)計和實際使用上都各有優(yōu)勢，SMD所研發(fā)的ROV是建立在QNX操作平臺基礎(chǔ)之上的，通過不同的通訊模塊來對ROV進行操作控制。Perry是通過HMI電腦對ROV進行信號識別分析。在具體軟件控制過程中，使用者能夠?qū)ο到y(tǒng)進行配置更好以及維護更新。SMD和Perry生產(chǎn)研發(fā)的ROV在硬件使用過程中在水面上通過計算機進行控制，水下通過電子艙輔助接線箱進行數(shù)據(jù)的收集和分析。Schilling ROV則是通過模塊化的有效設(shè)計，不僅對電腦系統(tǒng)進行控制，還通過通信節(jié)點展開數(shù)據(jù)的分析和收集，并進行有效的識別處理。

ROV目前在進行水下作業(yè)時，需要通過NODE通信連接，才能更好地促進各個系統(tǒng)之間的連接。ROV每個控制系統(tǒng)都只有唯一一個IP地址，能夠?qū)νㄐ畔到y(tǒng)中的身份展開有效識別。如果因為各類問題需要更改通信節(jié)點，需要借助相應(yīng)的軟件來擬定全新的通信節(jié)點序位，當(dāng)序位被有效確定之后便不能進行更改。NODE自身帶有監(jiān)視器和傳感器，當(dāng)出現(xiàn)問題時便能及時進行報警，在系統(tǒng)位置上能夠進行標(biāo)識。NODE上面安裝了不同的保護裝置，使得ROV水下工作能夠建立一個安全的環(huán)境。此外NODE系統(tǒng)中大多數(shù)電子元件自身性能穩(wěn)定性較強，后期維護也具有較大便利。此外系統(tǒng)自身模塊化和可視性較高，便于技術(shù)人員進行維修處理。

四、未來ROV的發(fā)展趨勢探析

ROV自身具有經(jīng)濟、安全、高效等諸多特性，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。隨著市場需求的不斷擴大，當(dāng)前加強ROV的研發(fā)力度，提供綜合性能更優(yōu)秀的ROV是市場發(fā)展必要趨勢。未來ROV的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面。隨著世界科學(xué)技術(shù)的不斷提升，加上導(dǎo)航定位系統(tǒng)以及通信技術(shù)的發(fā)展完善，使得未來ROV自身作業(yè)能力更強，更便于人工控制操作。經(jīng)過長時間的研發(fā)設(shè)計，目前ROV技術(shù)已經(jīng)趨向于成熟，未來ROV的發(fā)展主要是為了更好地提升ROV的觀察探測能力以及頂流抗干擾能力，對更多的數(shù)據(jù)進行分析處理，從而增強自身的實用性。為了使得ROV的應(yīng)用范圍不斷擴大，需要向低成本以及自動化等方向發(fā)展，ROV實際體積變小，更類綜合技術(shù)有機結(jié)合，提高性能的同時降低成本。當(dāng)今世界海洋資源豐富，但是大多海洋深度都在6000m以上，所以ROV研發(fā)還會朝著更大的作業(yè)深度發(fā)展。

五、結(jié)語

總而言之，隨著海洋資源被不斷開發(fā)利用以及ROV研發(fā)技術(shù)的成熟，未來ROV會在提升功能的基礎(chǔ)上增強實用性，提高自身適應(yīng)能力的同時擴大應(yīng)用范圍。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，ROV還將在水下建設(shè)工程、軍事國防建設(shè)等領(lǐng)域展示出更大的作用。

參考文獻：

[1]許競克，王佑君，侯寶科等.ROV的研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].四川兵工學(xué)報，2011.

[2]劉健奕，徐曉麗，趙俊杰等.水下作業(yè)利器 未來前景可期——ROV國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究[J].船舶物資與市場，2015.endprint