丹麥大學(xué)研發(fā)水下機(jī)器人 用于風(fēng)力發(fā)電及水產(chǎn)養(yǎng)殖

2017年6月，丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU）成立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，專(zhuān)門(mén)研發(fā)可用于海上風(fēng)力發(fā)電、海上油氣鉆探和海水養(yǎng)殖的模塊化的水下機(jī)器人。

海洋特種機(jī)器人ROV并不是一個(gè)冷門(mén)的研究領(lǐng)域，無(wú)論是在技術(shù)上還是市場(chǎng)上，各海洋大國(guó)，甚至是大型油氣公司都已形成了相當(dāng)成熟的技術(shù)體系和制造體系。不久前，知名探險(xiǎn)機(jī)器人Global Explorer ROV在美國(guó)進(jìn)行了一場(chǎng)水下探險(xiǎn)直播，當(dāng)然它的本意是調(diào)查海底甲烷泄露情況。日本近日研發(fā)了一款新型水下機(jī)器人“小太陽(yáng)魚(yú)”，已被用于進(jìn)行核輻射調(diào)查。殼牌和道達(dá)爾是全球著名的石油巨頭，它們每年都會(huì)舉辦Xprize大賽和ARGOS挑戰(zhàn)賽，用于收集民間的優(yōu)秀創(chuàng)意，打造更完美的油氣泄露檢測(cè)機(jī)器人。

市面上優(yōu)秀的水下機(jī)器人眾多，功能也十分完全，丹麥為何要花重金、投入大量人力物力去自主研發(fā)呢?據(jù)DTU電氣工程副教授Roberto Galeazzi介紹，實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的機(jī)器人將主要用于海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況檢查、海洋油田氣田環(huán)境特征和泄露情況調(diào)查以及海水養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)。不同于已有的水下機(jī)器人，這款機(jī)器人將是模塊化的，這意味著機(jī)器人的各個(gè)部件可以單獨(dú)“行動(dòng)”，且功能不一，如當(dāng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)水下基座上的傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，機(jī)器人的某個(gè)部件可充當(dāng)備用傳感器。同時(shí)，機(jī)器人各部件的資源是支持共用的，如果機(jī)器人的螺旋槳出現(xiàn)故障，另一個(gè)裝有螺旋槳的部件就能及時(shí)補(bǔ)缺，為整體提供前進(jìn)動(dòng)力，無(wú)需打斷作業(yè)。

模塊化的設(shè)計(jì)決定了這款機(jī)器人是一款高度自主的設(shè)備，因此它不需要配備專(zhuān)業(yè)人員，任何人都能上手操作。據(jù)研究人員表示，這款機(jī)器人能適應(yīng)長(zhǎng)期水下生活，可被永久安裝在海上油氣平臺(tái)的水下支架上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

此外，為了提高機(jī)器人對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的檢測(cè)精度，研究人員找到了一種簡(jiǎn)便的排查方法：利用葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的對(duì)稱(chēng)性判斷發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。發(fā)電廠的工作人員在發(fā)電機(jī)的三個(gè)葉片上均裝上了扭矩傳感器，能測(cè)量葉片負(fù)載信息，測(cè)得的信息傳回工作站被繪制成圖像，若渦輪機(jī)工作正常，三幅圖像應(yīng)當(dāng)是完全對(duì)稱(chēng)的，如果某個(gè)葉片出現(xiàn)故障，圖像上則會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。

近年來(lái)，用自主水下航行器(AUV)代替笨重的ROV是水下機(jī)器人的一大發(fā)展趨勢(shì)，這也是DTU機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的努力方向。目前DTU已經(jīng)制作出了一些原型，并已攻克了一些關(guān)鍵的技術(shù)難題，相信這款模塊化的水下機(jī)器人不久后即可面世。

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