德国开发自主双臂水下机器人

由德国人工智能研究中心（DFHI）领导的一家联盟在Mare-IT项目中开发了一种可用于复杂检查和维护任务的自主双臂水下机器人（AUV），AUV可以进行直观的控制和监测，还能与操作人员实现有效的信息交流。

 为确保风力涡轮机或油气生产设备等海上基础设施的安全，定期检查和维护是必不可少的。，水下作业不仅复杂、成本高潜水员也要面临相当大的风险。目前已经开始使用远程无人潜水器（ROV）来监测海上设备的状况。

 

　　而DFHI最新的方案是采用自主AUV，AUV可以在水中停留很长一段时间，自主系统实现了水中自主操作，在必要时也可以进行远程控制。

 

　　Mare-I项目中，来自IT、机器人、驱动技术及海工领域的多家公司和研究机构设计并建造了自主水下机器人“墨鱼号”。

 

　　作为一种干预式水下机器人，“墨鱼号”可以在水中自由定位，并具备两个连接至其腹中部的深海抓握系统，帮助在水下操纵物体。借助于特殊的设计和人工智能控制系统，“墨鱼号”还可以在潜水过程中改变重心和浮力，使操作稳定或保持任何方向。

 

　　双臂自主水下机器人“墨鱼号”在位于不来梅的DFKI海洋探索馆下水

 

　　除了完全自主操作外，这种水下机器人还可以通过使用光纤电缆以混合模式运行。在混合模式下，监控人员可以在水下机器人工作的关键节点对机器人进行干预和远程控制。为此，除配有操纵器外，系统还配有许多用于环境感知的传感器，如声纳传感器、照相机、激光扫描仪及磁力计等。

 

　　为了有效地处理大量的传感器数据，研究人员开发了一种特殊的架构概念，可以直接对机器人进行数据流的分散分析。位于不来梅的研究人员还负责执行检查和维修任务的计划。，他们还开发了一种标准接口，可以实现自主水下机器人、控制站和内部业务基础设施之间的双向数据交换。

 

　　由DFKI的认知辅助系统研究部门开发的虚拟自动驾驶功能在执行远程控制任务时为控制站的人员提供支持。，该系统配备了微软的HoloLens，既可以与控制站结合使用，也可以作为一种单独的轻量交互媒介，如与船舶进行交互等。

 

　　操作人员可以随时通过控制台的显示器了解AUV和水下结构的状态。显示器可以显示传感器信息和测量到的数据，通过自然语音交互来发出警告。自主水下机器人和摄像机还可以通过语音命令来控制。

 

　　Mare-IT项目中，DFKI嵌入智能研究部门还开发了一个APP，作为交互技术的补充。该APP可以通过智能手机或平板等移动设备来控制自主水下机器人或更改参数设置。，研究人员还研究了利用人工振荡磁场来定位水下机器人的可能性。

 

　　该AUV采用了WITTENSTEIN cyber motor GmbH生产的高强度推进器。推进器的推力达500牛顿，适用于最深6000米的海水环境。推进系统采用特殊的罐封技术，防止对环境的化学危害。与推进器配套的伺服逆变器包括与推进器马达特别匹配的无传感器控制器，在两个转向区间和整个转速至停止范围内提供准确、高动态的速度控制。这种AUV配备了8个推进驱动器。

 

　　Mare-IT 项目获得了德国联邦教育和研究部门约550万欧元的资助。