中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的自主水下机器人首次完成北极海底科学考察近日

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近日，中国第12次北极科学考察圆满完成。
此次科考中，由中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的“探索4500”自主水下机器人(以下简称“探索4500”)成功完成了北极高纬度海冰覆盖区科学考察任务，该所的4名科考人员也已随“雪龙2”号科考船返回。
10月8日，沈阳晚报、沈报全媒体采访人员在中科院沈阳自动化所了解到，这是我国首次利用自主水下机器人在北极高纬度地区开展近海底科考应用，其成功下潜为我国不断深化对北极洋中脊多圈层物质能量交换及地质过程的探索和认知提供了重要数据资料，将为我国深度参与北极环境保护提供重要的科学支撑。
“大黄鱼”穿越高密集度海冰覆盖
10月8日，采访人员在中科院沈阳自动化所见到了这条“大黄鱼”——“探索4500” ，了解到它憨态可掬的外表下，本领大得很。这次，它跟随科考队历时79天，在总航程1.4万海里的科学考察中出色完成了任务。
中科院沈阳自动化所水下机器人研究室副研究员邵刚，刚结束此次北极科考归来。他介绍称：“针对此次北极科考工作区高密集度海冰覆盖的特点，科研团队创新性地研发了声学遥控和自动导引相融合的冰下回收技术，克服了海冰快速移动和回收海域面积狭小给水下机器人回收带来的挑战，确保水下机器人在密集海冰覆盖区的北极高纬度海域连续下潜成功，并全部安全回收。
在科考应用中， “探索4500”成功获取了近底高分辨多波束、水文及磁力数据，为超慢速扩张的加克洋中脊地形地貌、岩浆与热液活动等北极深海前沿科学研究提供了一种最为先进的探测技术手段。
据介绍， “探索4500”是中科院“热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响”战略性先导科技专项支持研发的深海装备。为了参加此次北极科考，科研团队对“探索4500”进行了环境适应性、高纬度导航、海底探测、故障应急处理等技术升级与改造，并开展了湖海验证工作，全面提高了系统的可靠性。
开创我国自主水下机器人在北极科考应用先例
在北极恶劣的自然环境下，水下机器人的布放和回收过程，随时面临着变数和挑战。
在一次作业前，原定下潜区域气温骤降、海面结冰，不得不利用母船开展破冰作业，创造了一个可以布放水下机器人的水域环境。这种范围较小的布放环境对水下机器人自身能力是一个较大的挑战，但邵刚他们最终完成布放与安全回收，证明了“探索4500”具备了在极地恶劣环境下开展科考应用的能力。
本次北极科考，虽然正值北极夏季的窗口期，但科考的高纬度区域常年结冰，冰层厚度达4米多。“我们理想的状态是水下机器人的布放和回收在同一点位，但因为北极风大、雾大，实际上母船一停就会被风吹走，水下机器人工作十几个小时后，母船的位置已经发生了很大变化，因此并不能确保回收的时间内有合适的水塘，只能依靠潜水器通过对自身状态来判断是否可以上浮。同时，当我们找到宽阔的安全水域时，也会给潜水器发出指令，引导其向母船靠拢。”邵刚介绍，这就好比人要隔着桌面拿到桌子下面的一支铅笔，既看不见，又不能把桌面掀起来。只能依靠水下机器人的自动导引系统主动找到人，难度可想而知。