为什么需要水下机器人？
在开发探索海洋的机器人之前，海底管道和电缆在损坏或断裂时必须进行修复，或者在检查海底石油钻井平台和港口码头的基础设施的安全性和稳定性时，都依赖于潜水员。这些潜水员必须冒着危险潜入深海，执行维修、检查，甚至打捞任务。
随着技术的进步，这些危险的任务逐渐转移到水下机器人身上，包括石油开采、海底矿产勘探、水下搜索和打捞作业。或检查海底管道、水下结构、海底电缆、石油钻探平台和港口等水下设施，以及军事行动，大大降低了人员在执行这些任务时面临的风险。
探索深海可以帮助人类分析地球和生命的演化过程，发现新的生物物种，了解生物群体如何在极其危险的环境中生存。即使在今天，面对能源浩劫，新能源的探测和开发也需要依靠足够的深海探测能力。为满足海洋发展和海洋可持续发展的需要，水下机器人已成为探索未知深海的重要工具，也是世界先进国家竞相研发的目标。
未知的海洋领土：
由于黑暗、寒冷和高压的限制，大部分深海区域都没有被人类探索过。由于海水吸收和散射光，悬浮在海水中的粒子也会散射光，使深海变得黑暗。海洋还吞没了光以外的其他类型的电磁辐射，包括无线电信号。此外，深海极其寒冷，500米深处的水温通常只有4到6摄氏度。在深海中，毁灭性的压力限制着进入其中的一切。这种力与地面上的大气压相似，但由于水的密度比空气大得多，海水中水深每增加10米，大约增加1个大气压。
在高科技的辅助下，科学家们设计出了能够克服高压和黑暗环境，帮助人类完成进出深海的任务的水下机器人。或长期停留在海脊、海沟等深海特定区域，采集和探测数据。在这些深海平面工作，加上使用石油和天然气的高风险，意味着许多任务都是自主完成的，其中 ROV、自主水下航行器 (AUV) 和机器人技术处于领先地位。
什么是水下机器人？
- 水下机器人可分为遥控水下机器人和自主水下机器人两种。自主式水下滑翔机是自主式水下机器人的变形。
- 遥控水下航行器：也称为ROV（remotely operated vehicles），它们依靠内部装有铜线或光纤束的系绳连接到海上工作的研究船，为水下机器人提供运动所需的动力，传输控制指令，以及发回海底收集的信息。ROV逐渐取代潜水员，成为水下作业的主流。因为它们可以配备用于探索目的的机械臂，所以它们被用于样本采集、海底打捞和我的清扫。
- 自主水下航行器：也称为自主水下航行器（AUV），它们通过电池和通过声波通信的自主导航程序在海水中自由通信。AUV常用于冰下测绘作业、军事科学应用、声纳部署和安全监测哨所、危险废物场地调查、地质振动调查和火山地震记录、海底沉船探测、港口监视、环境监测、海底电缆探测等。ROV是一种可以遥控的水下机器人。一般大型ROV都有主机、螺旋桨、摄像头、灯光、机械臂等基础设备。通过通信电缆传输电力和信号后，ROV 驾驶员就可以上船了。对于远程操作，由于动力由船提供，ROV在水中没有工作时间限制。ROV按尺寸和功能可分为5级，即一级观测型、二级装载观测型、三级作业型、四级拖曳型、五级原型。
- 海底地震仪：海底地震仪是将地震传感器放置在海床上的地震观测系统。它可以监测和记录地震数据，提高地震震源定位精度，了解海底地层剖面结构。
水下机器人的特点：
- 结构：要在深海作业，水下机器人必须有良好的结构设计，以承受因深度增加而增加的海水压力。其次，需要应用和集成传感与控制技术、信号处理、动态估计、导航定位、通信等前沿技术，使水下机器人成为智能个体，灵活应对严酷环境的挑战。深海环境。
- 导航定位：水下机器人通过与安装在海底的声波应答器进行网络对话的方式来确定自己的位置。每隔几秒，水下机器人就会向转发器网络发送一个声波信号，每个转发器以其独特的信号响应水下机器人。从网络中三个转发器反映的信息来看，水下机器人可以利用简单的三角函数计算，依靠导航技术获知当前的位置和方位。
- 速度：利用多普勒声纳，水下机器人向下方海底的底、前、后、左、右、左、右四个方向发出固定频率的声波，然后听听它们反弹回来时的声频差异并且可以计算出它的速度。
- 依靠超声波在深海浮潜：AUV水下机器人依靠重力和浮力的作用，在海面和海底之间来回穿梭。从海里潜水时，它利用重力滑翔下来。当它到达目标点时，抛出部分配重铅块以平衡自身重量和浮力，然后开启螺旋桨的推力，以最大速度潜入海底。借助超声波传感器，AUV水下机器人可以评估障碍物的距离，并与海底保持一定的高度。然后，安装在AUV本体底部的声纳或照相机相继启动，将拍摄到的水下图像数据存储在计算机内存中。当电量即将耗尽时。
海底技术通常使用哪些基板？
- BK7（或同等产品）：通常以光学圆顶的形式用于潜水 ROV，BK7 基板在水下环境中具有两个主要特性 – 耐用性和高透光率。BK7 具有从 300nm 到 2µm 的出色透射率，是一种相对坚硬的材料，具有出色的化学耐久性，常用于高压视口和水下相机。
- 蓝宝石 (Al2O3)：蓝宝石 (Al2O3) 被称为地球上最坚硬的材料之一，是另一种用于视窗和潜水应用的基板。
如何开展浩瀚海域观测任务？
将多种水下机器人组装起来，组织成海洋探测队的构想是一个可行的方向。以低成本、可量产的小型水下机器人对特定的小范围海域进行观测，然后将观测数据整合成大范围的观测结果，可以有效地完成观测任务广阔的海域。
由于维护水下机器人队伍的队形，可以利用相邻水下机器人之间的相对定位，因此不需要昂贵的导航和通讯设备。并且无需担心必须花费大量的计算时间来执行导航控制程序。整个水下机器人团队形成的网络运动控制方式，也可以减少各个水下机器人之间的相对位置误差，有利于海洋数据的采集和分析。海下集群机器人网络协同分工，多机分工的理念，共同完成更大的海域和更复杂的任务，是未来水下机器人技术发展的重要趋势.
通过整合不同水下机器人传感器采集的信息，研发团队编队控制技术，建立水下通信网络，使不同型号、不同功能的水下机器人可以相互交流、连接、沟通。其他。，完成水下机器人群体行为控制、监控管理、系统故障诊断等操作，实现群体作业的理想。
