沈阳自动化研究所水下机器人研究室简介

中国科学院沈阳自动化研究所简介

中国科学院沈阳自动化研究所成立于1958年11月。成立之初被称为辽宁电子技术研究所，1960年4月更名为中国科学院辽宁分院自动化研究所，1962年至1972年的名称为中国科学院东北工业自动化研究所，1972年起正式定名为中国科学院沈阳自动化研究所。研究所设有机器人学研究室、水下机器人研究室、工业信息学研究室、光电信息研究室、自动化系统研究室、现代装备研究室等6个研发单元；设有综合办公室、科技处、工程项目处、人事教育处、财务处、质量管理处、条件处、产业发展办公室等8个管理部门，以及负责文献信息、计算机网络支持服务、期刊编辑出版的信息中心和负责产品生产与管理的机电产品制造中心等2个支撑部门。机器人学国家重点实验室、辽宁省工业通信与控制系统重点实验室、辽宁省数字化协同制造与管理重点实验室等依托于中国科学院沈阳自动化研究所。

中科院沈阳自动化所是国内外有影响的研究与开发水下机器人并形成产品的科研实体之一，我国第一台有缆遥控潜水器和第一台无缆自治水下机器人都是在这里诞生的。从某种意义上说，中科院沈阳自动化所在水下机器人各阶段的技术成果代表了我国在这一技术领域的发展历程。

水下机器人研究室主要从事水下机器人的研究、技术开发、生产和示范应用。在水下机器人基础理论与方法方面，主要研究方向包括载体设计理论、自主控制理论、布放和自动回收方法、水下对接方法，以及新型水下机器人、仿生水下机器人、特种水下机器人、多水下机器人系统的理论与方法。在技术开发方面，主要面向海洋探测、资源开发、极地科考和水下安全等国家重大需求研制具有特定使命的水下机器人系统。此外，水下机器人研究室还具有生产大、中、小型水下机器人系列产品的能力，并面向国内外用户提供各种水下工程作业服务。

水下机器人研究室现有固定科研人员七十余人，其中包括中国工程院院士1人，研究员13人以及一批中青年高级科技人员；现有流动人员近50人，其中包括1名客座研究员，40余名博、硕士研究生和若干名项目聘用人员。所涉及的专业包括：自动控制、计算机、机械、流体力学、船舶、电机、声学等。

水下机器人研究室具备齐全、先进的水下机器人试验设备和条件。4个深水模拟压力罐可分别进行1000米、1500米、7200米和和10000米水深的水下模拟试验。长20米、宽12米、深9米的试验水池以及相配套的各种调试、吊装设备和仪器仪表、环境试验装置等，可进行各种水下机器人整机调试和功能试验。由多套水下机器人半物理仿真平台、多水下机器人仿真系统、水下机器人优化设计平台等组成的数字仿真实验室可为水下机器人开发提供各种专用平台。

水下机器人研究室在水下机器人研究和开发过程中一贯采取开放、合作的工作模式，与美国、俄罗斯、意大利的一些研究单位和公司有着良好的合作经历和关系，与国内相关优势单位形成了友好、有效的合作网络。水下机器人研究室将继续加强与国内外的合作，广泛吸引优秀人才，争取和完成国家重大科研项目，继续保持国内水下机器人技术的领先地位，争创国际知名的一流研究和开发单位。

水下机器人研究室部分代表性研究成果

（1）水下机器人基础理论与方法

过去的三十多年来，水下机器人研究室在水下机器人基础理论与方法研究方面取得了丰硕的研究成果，在水下机器人运动控制、智能决策、路径规划、组合导航、集群控制、自主作业、载体设计、作业工具、释放回收等方面发表了一大批高水平学术论文或申请了国家发明/实用新型专利，研究出多种仿生、新概念水下机器人样机，如集AUV和ROV技术特点于一身的新型水下机器人ARV（如图1）和一种无外挂推进装置、依靠自身浮力驱动的水下滑翔机器人（如图2）等。

图1 ARV

图2 水下滑翔机器人

2）自治水下机器人（AUV）

在自治水下机器人领域，水下机器人研究室在国内一直保持优势地位。在国家863计划支持下，作为总体单位成功研制潜深1000米的“探索者”和潜深6000米的“CR-01”、“CR-02”自治水下机器人，使我国成为世界上拥有此项技术和设备的少数几个国家之一。

“CR-01”自治水下机器人（如图3）是我国第一台深海（6000米级）水下机器人，分别于1995年、1997年两次参加中国大洋协会组织的太平洋科学考察（即对太平洋我国保留

区进行多金属结核的调查），并圆满完成了考察使命，为最终在联合国确定我国保留区提供了大量的科学数据。

近几年，水下机器人研究室又自主研制开发了远程自治水下机器人。该机器人可连续航行数十小时、续航能力达数百公里，创造了我国自治水下机器人单次航行时间和航行距离的新纪录。这标志着我国自治水下机器人技术在国际上处于领先地位。

图3 CR-01

（3）遥控潜水器（ROV）

自上世纪八十年代以来，水下机器人研究室研制出HR-01、RECON-IV、金鱼号、海潜号、海星号、海极号、作业型等近十个系列、二十多套遥控潜水器。

知名品牌RECON-IV遥控潜水器（如图4）具有较强功能和可靠性，不仅长年在南海石油钻井平台服务而且出口国际市场。

“海星号”遥控潜水器（如图5）是我国第一台大型综合海缆埋设机，它可以在水深300米，底质为淤泥、泥沙、沙、硬泥的浅海区、潮水区、拍岸浪区，在没有潜水员参与的情况下，将海缆及中继器、接头盒等硬件设备全程埋设至海底面之下；完成海缆故障修复段跟踪埋设；跟踪检查海缆埋设深度，并视需要进行加深埋设。这一填补国内空白的高技术产品在海洋工程和海底资源开发中具有广泛的应用前景。

近年来，水下机器人研究室非常重视大深度、强作业水下机器人的发展，所研制的作业型遥控潜水器具有潜水深度大、可在复杂环境下作业等特点。

图4 RECON-IV遥控潜水器

图5 “海星号”遥控潜水器

（4）通用部件及主要产品

在多年的科研生产过程中，水下机器人研究室将水下机器人常用部件进行了标准化整理，形成了通用部件系列，包括水下照明灯、水下磁通门罗盘、液压云台、水下摄像机、水面操控盒、液压阀箱、液压补偿器、水密电子舱和水密接插件等。这些部件可以方便地应用到水下机器人产品中，缩短了水下机器人研究、生产周期，并且为从事海洋工程工作的兄弟单位提供了有力的支援。

水下机器人研究室具备研制生产各种大、中、小型遥控潜水器产品的能力。其中，飞鱼号遥控潜水器是一种可在恶劣海况（≤5级）下拖带导引缆绳和救生圈的水面救助机器人（如图6），它具有体积小、重量轻、隐蔽性强、可单人携带并且控制机动灵活的特点；不仅仅可用于在恶劣海况下带缆、送递救生圈、紧急救助和传送重要物资，还可拓展应用到其它领域，如：大规模露天海水浴场的紧急救助；在港口码头、航道上定期隐蔽性监视游弋；近距离水面传送重要信息；近距离销毁水面危险物、阻塞航道的沉船以及废弃的海上结构物等。