很多人可能不知道，由于輸油輸氣管道的設(shè)置，在海底往往也存在一座城市的大量基礎(chǔ)設(shè)施。這些基礎(chǔ)設(shè)施往往包括管道、閥門(mén)、歧管、儀表等等，非常復(fù)雜，他們通常被稱為海底采油樹(shù)，有些甚至有四層樓高。

這些基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)起來(lái)非常麻煩，這些基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)起來(lái)非常費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且費(fèi)錢(qián)，而且在水深超過(guò)200-300米時(shí)，潛水員已經(jīng)無(wú)法正常作業(yè)，此時(shí)唯一的途徑便是水下機(jī)器人。而很多人更不知道的是，這些深水作業(yè)，需要一個(gè)訓(xùn)練有素的技術(shù)人員在船上操控沒(méi)有自主呢鞥里的機(jī)器人，且一次典型的作業(yè)每天就需要消耗幾十萬(wàn)美元。

對(duì)此，美國(guó)休斯敦一家初創(chuàng)公司設(shè)計(jì)了一款“水下變形金剛”，這款水下機(jī)器人顛覆了以往水下機(jī)器人的概念，能讓一次正常維護(hù)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)方式的一半。

下面讓我們進(jìn)一步了解休斯頓機(jī)電公司的Aquanaut水下機(jī)器人。

Aquanaut機(jī)器人代表了一種全新的設(shè)計(jì)，它的創(chuàng)造者休斯頓機(jī)電公司希望完全改變當(dāng)前海底機(jī)器人技術(shù)。傳統(tǒng)的無(wú)人潛航器通?？梢苑譃橐韵聝深?lèi)：

（1）魚(yú)雷式巡航潛水器，常用于遠(yuǎn)程測(cè)量或者偵查任務(wù)，一般沒(méi)有操作作業(yè)能力。

（2）水下操作機(jī)器人，常用于輔助水面船只完成水下的操作作業(yè)任務(wù)，具有一定的推進(jìn)能力，一般不具備長(zhǎng)距離航行能力。

休斯頓機(jī)電公司希望整合這兩類(lèi)水下機(jī)器人各自的優(yōu)勢(shì)，組合成一個(gè)可變形的機(jī)器人，這是一項(xiàng)前無(wú)古人的創(chuàng)舉。

Aquanaut機(jī)器人在無(wú)人水下潛心器中是獨(dú)一無(wú)二的，它可以從擅長(zhǎng)遠(yuǎn)距離巡航設(shè)計(jì)的靈活潛艇變形成能夠執(zhí)行復(fù)雜操作任務(wù)的半人形機(jī)器人。

    （1）Aquanaut機(jī)器人以流線型潛艇模式巡航到海底作業(yè)地點(diǎn)；

    （2）當(dāng)機(jī)器人到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)后，其船體的頂部將會(huì)升起，暴露出兩個(gè)機(jī)械臂和一個(gè)楔形的頭部；

    （3）攜帶雙目立體攝像機(jī)、三維傳感器和聲吶系統(tǒng)的頭部向上旋轉(zhuǎn)到位，使機(jī)器人獲得前方的環(huán)境信息；

    （4）機(jī)器人展開(kāi)配備力傳感器和爪式夾具的機(jī)械手臂，進(jìn)入雙臂操作狀態(tài)。

相比于傳統(tǒng)水下操作機(jī)器人(ROV)需要大型船舶運(yùn)送至作業(yè)水域附近實(shí)施部署，并作為ROV的作戰(zhàn)基地使用線纜給機(jī)器人提供動(dòng)力、傳輸數(shù)據(jù)和控制，ROV活動(dòng)范圍受線纜長(zhǎng)度的限制，沒(méi)有自主控制權(quán)。 Aquanaut機(jī)器人是一款無(wú)外接線纜的機(jī)器人，由自身攜帶的鋰電池提供動(dòng)力，在潛艇模式下可以行駛200多公里，通過(guò)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，所以可以在岸邊、小型船只和直升機(jī)上完成部署。

Aquanaut機(jī)器人具有兩條仿人設(shè)計(jì)的機(jī)械臂，每條手臂具有八個(gè)自由度，并配有力矩傳感器，用于感知海底作業(yè)的交互力。Aquanaut機(jī)器人可以利用機(jī)械臂末端的夾具完成旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的操作，甚至還可以使用機(jī)器人內(nèi)部有效載荷艙中攜帶的專(zhuān)業(yè)維護(hù)工具。

由于沒(méi)有外接線纜的連接，Aquanaut機(jī)器人唯一的通信方式就是聲學(xué)調(diào)制解調(diào)器，這種通信技術(shù)相對(duì)成熟，在水下的通信范圍可以達(dá)到幾十公里，但是具有延遲高和帶寬低的不足，每秒最多傳輸幾千個(gè)字節(jié)。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，休斯頓機(jī)電公司給出的解決方案是依靠小型水面無(wú)人艦艇作為機(jī)器人與通信衛(wèi)星的中繼站，如此就可以在世界上的任何地方對(duì)Aquanaut機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

通信上的高延遲使遠(yuǎn)程操作人員實(shí)時(shí)控制Aquanaut機(jī)器人的每個(gè)動(dòng)作，顯然不切實(shí)際，休斯頓機(jī)電公司計(jì)劃僅對(duì)Aquanaut機(jī)器人實(shí)施高級(jí)的監(jiān)督控制，將大多數(shù)低級(jí)別決策委托給強(qiáng)大的機(jī)載計(jì)算機(jī)。遠(yuǎn)程操作人員發(fā)送簡(jiǎn)單的命令，例如“將閥門(mén)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°”，機(jī)器人將自主決定如何抓住閥門(mén)以及轉(zhuǎn)動(dòng)閥門(mén)的力量，并在完成任務(wù)后向操作人員返回確認(rèn)完成，因此遠(yuǎn)程操作人員不需要手動(dòng)操作機(jī)器人，也不需要高帶寬的實(shí)時(shí)視頻返回。

Aquanaut水下機(jī)器人的首次開(kāi)放水域演示可能會(huì)在8月份在羅德島舉行的海軍技術(shù)演習(xí)中進(jìn)行，讓我們拭目以待。