深海探险，你需要这样一个遥控机器人

2019 年 5 月 21 日 中科院之声

深海水下机器人是当前深海探测与作业的主要手段。1997年5月21日至6月27日，由中国科学院沈阳自动化研究所联合声学所等单位研制的6000米无缆自治水下机器人（AUV）CR-01，圆满完成了太平洋海底的各项调查任务，开启了我国深海水下机器人研发及应用的新篇章。

在传统的几类水下机器人中，与AUV名头相当的还有遥控水下机器人（ROV）和载人潜水器（HOV），其中ROV以其高效、长时、强作业能力等特点而备受关注，在石油平台、海洋工程等领域作业发挥重大作用，今天就为大家介绍一下ROV。

你听说过ROV吗？

遥控水下机器人，英文全称 Remotely Operated Vehicle，简称ROV，又称无人遥控水下机器人。所谓无人遥控，就是指机器人本体自己下潜到深海去工作，操控人员在母船上进行远程遥控。

怎么遥控呢？原来ROV有根“脐带”一样的脐带缆与母船相连接，母船上的ROV控制台通过脐带缆向ROV本体传输动力、控制信号等，水下视频、图像以及传感器采集到的数据也是通过脐带缆传回控制台的。

ROV分这么多种

——根据机器人个头大小和作业能力，ROV可分为观测型和作业型。观测型ROV主要用于海底资源探测、电缆检查等，通常较小，多用于执行浅水任务。作业型ROV主要用于海底沉物打捞、资源开发、深海科考等，既有观测型ROV的功能，如配备了光源、摄像机、声呐、传感器等设备，又有作业功能，如安装了多功能机械手。

——根据机器人运动方式，ROV可分为浮游和履带爬行两种，当前用于深海采矿和掩埋电缆的大都采用履带爬行方式。

——根据作业深度，ROV可分为浅海级、深海级和深渊级。绝大多数观测型ROV属于浅海级ROV，多数作业型ROV属于深海级ROV，目前世界上只有少数几个国家拥有深渊级ROV。

——根据ROV配置方式的不同，ROV系统可分为有中继器与无中继器两种模式。带中继器的ROV在小范围精确作业操纵性好，但是中继器与水下机器人本体水下分离和对接时具有一定难度。

无中继器ROV系统（典型代表：中科院沈阳自动化研究所研制的海星6000 ROV）

有中继器ROV系统（典型代表：中科院沈阳自动化研究所研制的海星1000 ROV）

ROV有什么本领？

说了这么多，ROV到底有什么用呢？可不要小看它，ROV应用范围非常广泛，在深海作业领域有着不可替代的作用，主要包括：

科考：包括水下、冰下环境、生物的观测与研究；水下考古观察和文物打捞；近海底岩石、泥样采集和钻探取样；深海测量、海底剖面测绘、海洋水文研究；深海矿藏勘探等。
搜救：搜寻、定位和回收打捞失事飞机、舰船的残骸等。
安装：包括海底管道及电缆的开沟埋设，水下输油管道的连接、检测，海底安装物的维护和修理。
维修：海洋钻探和建造支持，视频观察、监测安装、操作支持到维修。
检测：跟踪水下管线以检测漏点，确定管线的安全状态；监测石油平台的腐蚀和堵塞情况，定位破损、查找裂缝和评估海洋生物污染；码头、桩基、桥梁、大坝水下部分检修和破损评估，航道排障与港口作业。
环境：在管线、电缆和设备安装之前，对环境进行视频和声学扫查。
清除：石油平台、船底、水库坝面和拦污栅的清刷，清理等。

沈阳自动化所的ROV研制历程

沈阳自动化所已经研制ROV几十年啦，这是我们的ROV家族：

年份	名字	备注	图片
1984年	海人一号 “HR-1”	我国首套ROV，也是我国首套水下机器人
1987年	瑞康IV “RECON-IV”	我国首套ROV产品并出口
1987年	海蟹号 “Sea Crab”	第一套爬行ROV
1992年	海人号 “HR-SIA”	观察型
1994年	海人100 “HR-100”	观察型
1995年	援潜系列 “YQ2”	打捞作业
2000年	海星300m ROV	打捞作业
2003年	海极号 “Sea Pole”	我国首套极地科考ROV
2003年	海星埋缆ROV “CISTAR”	我国首套埋缆ROV
2006年	海星1000m ROV	我国首套1000米作业型ROV定型产品
2016年	海星6000 ROV	我国首套6000米科考ROV

“海星6000” ROV——突破6000米深度！

“海星6000”ROV是沈阳自动化所最新研制的ROV产品。它是一种无中继模式的ROV。ROV本体通过脐带缆直接与母船相连接，脐带缆起着物理连接、能源供给与信息传输等作用；“海星6000”全系统主要由ROV载体系统、控制系统、动力与辅助系统、水面收放系统深海升降运载平台等组成。

“海星6000”ROV系统组成

“海星6000”ROV海试照片

“海星6000”上装备了先进的照明摄像单元，主要用于监视ROV水下作业、拍摄海底生物以及环境的高清视频，并为ROV运动、采样作业等提供照明支持。它配备了2台高清摄像机、2台标清摄像机以及4台低光摄像机。

高清摄像机分为科学高清和驾驶高清，科学高清摄像机主要用于拍摄深海生物及环境的高清视频，为科学家研究提供高质量视频资料；驾驶高清摄像机主要为操作员提供海底高清视频信息，使操作员驾驶ROV过程中获得更好的视觉体验，同时便于ROV操作员进行海底的精细操作。

2台标清摄像机布置于水下机器人前框架，用于俯拍监视采样托架内及机械手作业情况，4台低光摄像机分别用于观察脐带缆水下状态、采样托架内工具状态、辅助观察机械手及采水瓶工作状态。“海星6000”共配备7台水下灯，其中3台为科学家高清摄像机提供照明支持。

“海星6000”ROV本体照明摄像单元总体布局

“海星6000”上装备了一套沈阳自动化所自主研制的7000米7功能深海主从伺服液压机械手及多型个性化科考作业工具。这款机械手也是很厉害的，自研机械手在水下设备移位和生物、沉积物、岩石取样中发挥重大作用，已有2套安装在“深海勇士”HOV上，目前沈阳自动化所研制的全海深液压机械手已完成海试，其工作深度可达11000米。

继2017年9月6000米深海试验成功后，“海星6000”ROV于2018年10月重返6000米海域挑战我国ROV最大下潜深度。它与同在海洋先导专项支持下研制的“冷泉”号着陆器和拉曼光谱仪等协同完成了冷泉区科考工作。“海星6000”完成了对着陆器的搜寻、精准移位与协同观测、天然气水合物的原位收集与拉曼光谱仪原位探测、冷泉区水样原位过滤固定及宏生物、沉积物与水样的采集等。