大連海事大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行水下機(jī)器人測試。照片由大連海事大學(xué)提供
地球表面70%都是海洋，但海洋環(huán)境非常惡劣，人類的認(rèn)知手段極其有限。水下機(jī)器人是探索海洋的重要裝備，在海洋觀測、勘探、水下極端環(huán)境作業(yè)中潛能巨大。尤其是深海打撈、海溝科學(xué)研究樣品取樣等工作，www.twshmhelmet.com，非它不可。
今年夏天，“水下機(jī)器人”在大連掀起了一輪又一輪熱點(diǎn)話題，KUKA機(jī)器人維修，吸引了社會(huì)各界聚焦。
8月26日、27日，由國際水中機(jī)器人聯(lián)盟、大連高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、大連海事大學(xué)聯(lián)合主辦的“2018國際水中機(jī)器人大會(huì)”在連舉行。水中競賽、專家論壇、產(chǎn)業(yè)對接、設(shè)備展示、人才招聘 ……往日神秘的水中機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在公眾面前掀開了面紗。
9月1日至6日，由國家自然科學(xué)基金委、大連市人民政府主辦，大連理工大學(xué)、大連市科技局、大連高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、中科院沈陽自動(dòng)化研究所、長海縣人民政府和大連海事大學(xué)共同承辦，獐子島集團(tuán)股份有限公司協(xié)辦的2018“人工智能與水下機(jī)器人高峰論壇”暨“水下機(jī)器人目標(biāo)抓取大賽”舉行，全國優(yōu)秀水下機(jī)器人操控團(tuán)隊(duì)角逐大連海洋牧場，針對現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需求，實(shí)現(xiàn)水下精準(zhǔn)捕撈，開啟了我國人工智能領(lǐng)域里的一次創(chuàng)新應(yīng)用。
這些賽事、論壇，已成為展示水中機(jī)器人研發(fā)、制作和應(yīng)用成果的重要舞臺(tái)。對于大連搶抓海洋科技與人工智能融合發(fā)展的機(jī)遇，整合水中機(jī)器人領(lǐng)域各類資源，形成政產(chǎn)學(xué)研合作共贏的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)高校創(chuàng)新成果與相關(guān)產(chǎn)業(yè)精準(zhǔn)對接，進(jìn)而促進(jìn)大連海洋經(jīng)濟(jì)海洋科技的發(fā)展具有重要的意義。
觀點(diǎn)碰撞，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，創(chuàng)新實(shí)踐……水下機(jī)器人研究在我市方興未艾，發(fā)展水下機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，大連大有可為。
水下機(jī)器人研究 大連方興未艾
大連市具有發(fā)展水下機(jī)器人產(chǎn)業(yè)得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢。海岸線長度2211公里，占全國1/10，擁有得天獨(dú)厚的海洋漁業(yè)資源，大連海鮮已成為一張亮麗的名片，涌現(xiàn)出一批以獐子島集團(tuán)為代表的著名企業(yè)。大連理工大學(xué)—立命館大學(xué)國際信息與軟件學(xué)院院長樊鑫表示，經(jīng)過多年發(fā)展，長�？h擁有世界上最大的海洋牧場，受海洋氣候影響，空氣溫和，晝夜溫差較小，無霜期長，達(dá)220天左右，適宜的環(huán)境有利于各類水下機(jī)器人試驗(yàn)和評(píng)測。因此，抓住人工智能技術(shù)發(fā)展帶來的新機(jī)遇，促進(jìn)人工智能與大連海洋經(jīng)濟(jì)的深度融合，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與大連海洋經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)型，以水下機(jī)器人為代表的智能裝備與海洋“藍(lán)色糧倉”產(chǎn)業(yè)有機(jī)結(jié)合，將形成大連新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。
除了地理優(yōu)勢，大連市在發(fā)展水下敏捷機(jī)器人方面也有著堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，擁有包括大連理工大學(xué)、大連海事大學(xué)、大連海洋大學(xué)在內(nèi)的多所從事水下機(jī)器人研究的高校和科研機(jī)構(gòu)，從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，一步一個(gè)腳印，成果斐然。
2016年10月，國家自然基金委重點(diǎn)項(xiàng)目群“水下移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境感知與目標(biāo)抓取”現(xiàn)場啟動(dòng)暨學(xué)術(shù)交流會(huì)在獐子島舉辦，規(guī)劃了未來幾年的水下敏捷機(jī)器人的發(fā)展藍(lán)圖。
2017年4月，大連理工大學(xué)與獐子島集團(tuán)成立水下機(jī)器人聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，圍繞水下機(jī)器人等海洋裝備自動(dòng)化領(lǐng)域關(guān)鍵共性技術(shù)問題開展協(xié)同創(chuàng)新，并就企業(yè)技術(shù)需求、技術(shù)難題、產(chǎn)品研發(fā)等方面開展聯(lián)合攻關(guān)，表明了企業(yè)通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)同改進(jìn)傳統(tǒng)作業(yè)方式的迫切需求。
2017年的獐子島“大雪”采捕時(shí)節(jié)，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的機(jī)器人就參與了獐子島海參的“冬捕”，圍繞真實(shí)近海環(huán)境下機(jī)器人在環(huán)境感知、水下觀測等環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)踐，一個(gè)個(gè)野生海參通過水下機(jī)器人采捕上岸。
2017年9月，大連理工大學(xué)和獐子島集團(tuán)承辦的首屆“水下機(jī)器人目標(biāo)抓取大賽”在大連獐子島海域舉行，這是國際上首個(gè)真實(shí)近海環(huán)境下的智能機(jī)器人競賽，至今已舉辦兩屆，以大賽為紐帶，構(gòu)建面向重大需求真實(shí)環(huán)境下的科技競賽與測試平臺(tái)。大賽中，參賽選手在水下機(jī)器人目標(biāo)識(shí)別、定點(diǎn)抓取和自主抓取等競賽項(xiàng)目各顯身手，展開激烈角逐，克服了大風(fēng)洋流帶來的困難，實(shí)現(xiàn)了大賽的預(yù)期目標(biāo)。這是我國機(jī)器人領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，將科學(xué)研究成果同海洋牧場產(chǎn)業(yè)有機(jī)結(jié)合，針對該領(lǐng)域的核心科學(xué)問題、關(guān)鍵技術(shù)和前沿方向開展深入的探討與實(shí)踐，將成為大連城市轉(zhuǎn)型發(fā)展、振興發(fā)展的重要平臺(tái)和新動(dòng)能、新引擎。
水下機(jī)器人的工作環(huán)境是不同的水域，水下狀況多變，對機(jī)器人的技術(shù)要求提出了更高的挑戰(zhàn)。水下機(jī)器人制造技術(shù)密集性高，主要包括仿真、智能控制、水下目標(biāo)探測與識(shí)別、水下定位、通信、能源系統(tǒng)等技術(shù)。為推動(dòng)我國水下機(jī)器人技術(shù)進(jìn)步和海洋事業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)海洋強(qiáng)國夢助力，大連海事大學(xué)全面落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，不斷加強(qiáng)對水下機(jī)器人領(lǐng)域的探索和研究。大連海事大學(xué)教授梁霄介紹說，目前，工業(yè)機(jī)器人維修，大連海事大學(xué)主要針對水下機(jī)器人水動(dòng)力性能、運(yùn)動(dòng)控制及動(dòng)力定位問題開展相關(guān)研究，如單個(gè)水下機(jī)器人魯棒控制研究、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制研究、多水下機(jī)器人編隊(duì)控制研究等，并在欠驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制和協(xié)同控制問題進(jìn)行了深入研究，分別實(shí)現(xiàn)了單水下機(jī)器人航跡跟蹤控制和多水下機(jī)器人編隊(duì)控制。“針對大連市水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的研究，水下機(jī)器人為檢查水質(zhì)溫度、鹽度、PH值、溶解氧以及捕捉魚類、海參提供了便利。水下機(jī)器人將視頻和水質(zhì)數(shù)據(jù)通過智能終端，傳遞給陸地中控室，再由中控室發(fā)送到用戶的終端；用戶通過終端觀看視頻及水質(zhì)參數(shù)，根據(jù)養(yǎng)殖需求發(fā)送增氧、投餌等指令，實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖水域的遠(yuǎn)程全方面監(jiān)控及全程自動(dòng)化。”
建議：聚集資源 推動(dòng)大連成為全國水下機(jī)器人研發(fā)中心
水下機(jī)器人因工作環(huán)境的不同，其研發(fā)技術(shù)要求更高。我國海岸線長，水下工作機(jī)會(huì)較多，但水下工作的危險(xiǎn)性較高，特別是在深海領(lǐng)域。隨著水下機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，功能的不斷完善，其替代人類下水作業(yè)可行性越來越高，市場需求將不斷增大，未來發(fā)展前景廣闊。