淺談妙趣橫生的海底機器人

張楚楚

青島二中 山東 青島 266061

“潛魚三號”是5600米級的自主水下機器人,這是我國科學家通過自主研發的第一臺自主水下機器人。近期,“潛魚三號”在東北太平洋根據預先制定的路線,在第一次全航程探險中,共堅持了整整50個小時,實現了我國深海科考的多個第一次。

“潛魚三號”,身長約5.3米,具有尾巴和鰭,全身均為金黃色,放眼望去,就好像一條放大版的熱帶魚。一般情況下,大部分自主式潛水器均設計成為回轉體式,好比魚雷艇一樣,以對阻力進行大幅度減少。但是,回轉體式這種造型設計,主要對平坦的海底進行適用,一旦遇到像太平洋凹凸不平的海底地形,在這種情況下,自主式潛水器的外觀應設計成為扁平式,這樣才能夠對其在垂直面的阻力進行大幅度降低,便于回收潛器,同時能夠有效提高潛器的抗風浪能力,即便海面出現浪高、風大的現象,偏平式的潛水器依然能夠穩定的站立,就像不倒翁一樣,不會出現翻肚皮現象。另外,科學家們只要利用手中的遙控器對“潛魚三號”進行遙控,它便能夠在海面中進行游動,然后漸漸靠近母船。

“潛魚三號”是一條科技含量非常高的人造魚,“潛魚三號”全身上下都是寶貝,全副武裝。

第一,在“潛魚三號”的前面與后面,各配有一對魚鰭,這正是它的推進器。兩對水平舵板,好比魚的鰭,能夠保證潛水器處于平衡狀態;而兩對垂直的舵板,好比魚的背鰭,能夠保證潛水器自由地航行在水中。

第二,在“潛魚三號”的魚嘴處安有一個前視聲吶,以促使潛水器可以觀看到能前方的物體。那“潛魚三號”如何觀看到她左邊的物體與右邊的物體呢? 在“潛魚三號”的魚眼位置處通過安裝水平槽道推進器便能夠實現以上功能。在水平槽道推進器的作用下,潛水器能夠左右水平移動,然后利用魚嘴位置處的前視聲吶進行觀看。其中,“潛魚三號”的“看”,即為對海底地形地貌的連續數據進行獲取,然后還原數據,使其變為圖像。針對以上數據,要想真正將其讀懂,“潛魚三號”需要返回至母船,然后由技術人員深入處理這些數據,以獲取精細的圖像。

第三,海底探測磁力儀安裝在“潛魚三號”1米長的尾巴上。通過利用尾巴,“潛魚三號”通過對所在區域進行掃描后,便可以了解到是否存在活動的熱液硫化物礦,具有何種三維結構等。

第四,“潛魚三號”安有一臺照相機,像素分辮率高約3890 x 2970.因為海底是非常黑暗的,所以在這臺照相機中配有閃光燈,每隔6秒鐘便可以拍攝一張照片。其中,為確保拍攝的無縫街接,每一張照片均與前一張照片與后一張照片存在約25%的重合,然后通過有效處理,便能夠獲取一張清晰、完整的海底圖片。

在“潛魚三號”全身配有多個環境傳感器,即為“潛魚三號”的耳朵,而“潛魚三號”的各種智能算法,即為“潛魚三號”的大腦。除此之外,“潛魚三號”身上還帶有不少小物件,例如,聲通訊機,以實現與母船的聯絡;頻閃燈、天線、長基線信標,以對“潛魚三號”的海底位置進行明確;牽引環、起吊鉤,以回收布放“潛魚三號”等。

針對潛水器,其工作流程大致為：(1)入水;(2)遨游;(3)上浮;(3)回收。“潛魚三號”是5600米級的自主水下機器人,這是我國科學家通過自主研發的第一臺自主水下機器人,具有十分高的智能化水平。具體工作流程如下：

第1步：入水。入水必須要借助人力。通過利用吊車,操作人員將“潛魚三號”放入水中,然后將“潛魚三號”與吊車之間的聯系予以解除,“潛魚三號”便能向指定區域進行潛行。怎樣進行下潛呢? 第一,依靠“潛魚三號”的自重;第二,依靠“潛魚三號”配置的下沉壓載鐵(約重30kg)。

第2步：：遨游。通過借助“潛魚三號”分別安裝在魚眼、魚鰭兩處的推進器。通過依靠推進器,“潛魚三號”能夠實現多種動作,如旋轉、后退、前進、垂直升降等。而電池是推進器主要的動力來源。當在海底中遨游過程中,如果遭遇磕碰,“潛魚三號”的某處被碰壞怎么辦呢? 不用擔心,“潛魚三號”具有自己醫治病癥的本領,即通過利用執行機構與大量傳感器,自我檢查損壞程度,同時將故障等級作為主要依據,選用相應的處置措施。假如碰壞的地方會對工作任務造成影響,“潛魚三號”便會主動結束任務,最終上浮至水面;假如碰壞的地方不會對工作任務造成影響,仍然可以帶病繼續工作。

第3步：上浮。當完成全部工作任務以后,“潛魚三號”便會將上浮壓載鐵自動拋掉,以使自重小于海水的浮力,且50米/每分鐘的速度進行上浮。

第4步：回收。在上浮至海面以后,通過自身安置的定位系統,“潛魚三號”能夠向母船自動發送位置。操作人員通過利用遙控器對推進器進行控制,“潛魚三號”能夠在母船周圍進行游動,然后通過利用拋繩,最后會回收到母船上。

通過執行以上流程,“潛魚三號”就此完成一次“海底遨游之旅”。