海底机器人的故事

 

 

 

 

 

    不载人的遥控潜水器又称为水下机器人，分为有缆遥控和无缆遥控型两大类。虽然水下机器人由于不同用途而有多种多样的形态，但至今没有一个具有“人”的样子。

    有缆水下机器人最早产生于20世纪50年代，当时主要用于执行鱼雷和水下导弹回收任务而由军方研制。美国海军1956年研制出的"开尔夫（CURV）"1号，CURV是"由电缆控制的海下回收潜水器"的英文缩写。该机器人在服役期间执行数百次使命，其中包括从海底回收100多枚鱼雷。它最值得自豪的是1966年参与搜寻美国坠落在西班牙洛马雷斯深海处的氢弹，正是"开尔夫"1号成功地将锁住机构连接到那颗氢弹上，才使氢弹得以回收。

    70年代和80年代，无人有缆潜水器的研制获得迅猛发展。出现了海底考察、实验、采样、打捞、救助、工程施工等多种用途的水下机器人，工作性能越来越好，工作水深也越来越大。法、美、日等国家海底机器人技术研究处于领先位置。1993年日本成功万米级无有缆潜水器"海沟"号，这是目前世界上唯一能够下潜到万米洋底的缆控潜水器。"海沟"号通过一条长12公里、重达15吨的动力和通信电缆受控于海面上的工作母船。潜水器上装有7个推进器、5台摄像机、2只机械手和1台海底声学探测装置。1995年3月24日，"海沟"号潜入大洋最深渊--马里亚纳海沟，成功拍摄到了鱼儿在地球上最深的海底畅游的图象，这在世界深潜史上还是第一次。此外，它还采集了海底岩石和沉积物的样品。

    我国从80年代开始研制有缆遥控水下机器人，先后研制出了"海人"1号、"瑞康"4号、"探索者"1号等10多种型号，有些技术上已接近国际先进水平。像"探索者"1号的作业水深可达1000米，能很好地完成检查水下管道、海底电缆等工作。1988年起，"瑞康"4号就一直在中国南海石油勘探中被外国公司租用，开创了我国近海石油勘探钻井首次使用国产机器人的先例。1990年8月，笔者在"南海五号"钻井平台上，亲眼看到这个机器人在我国工程技术人员的操作下，为惠州26-1油田安装水下井口服务。中间休息时，我们透过监视器看到，一只大龙虾爬到机器人前面，在我们的鼓动下，技术人员操作机器人用手臂打向龙虾，结果击起一阵混浊，等水清后我们发现，龙虾早没影了。

    1991年，中国科学院沈阳自动化研究所与俄罗斯海参崴海洋研究所开始合作研制深潜6000米的无缆水下智能机器人。在国家"863"计划自动化领域首席科学家蒋新松亲自主持下，1995年该机器人研制成功。这一目标的实现，不仅使我国具有对除海沟以外的世界海洋97%面积的海域进行详细探测的能力，为我国大洋协会按照联合国的有关规定勘探太平洋15万平方公里的海底矿藏、争取我国的海洋权益创造了条件。当年5月，这个机器人赴夏威夷东南海域参加我国大洋勘探研究，曾成功深潜到6000米的深处，测量了海底地貌，拍摄了埋藏在深海底部的锰结核的图像，不仅为我国大洋研究做出了重要贡献，也写下了我国深潜史上崭新的篇章。

    这里再讲一个机器人海底救人的故事。1973年8月29日（星期三），正在铺设海底电缆的英国维克斯公司的"PISCES"3号潜水器，由于后机舱进水而沉没在爱尔兰西北160公里的深海中，该处水深420米。被困在潜水器主球舱内有驾驶员罗格·马里森和罗格·恰普曼。当时，潜水器生命支持系统只剩下72小时的支持能力。

    位于圣地亚哥的美国海军海洋系统中心于星期三4点45分接到事故通知和救助请求，在美国海救捞局批准下，决定派"开尔夫"3号缆控潜水器参加救助。"开尔夫"3号潜水器是美国海军研制的非载人遥控潜水器系列中的第三艘，和本章前面所说的"开尔夫"1号是姐妹。该潜水器装有电力推进装置、摄像机、声纳和机械手，额定工作深度为2100米。他们于当日14点30分用飞机将潜水器运往爱尔兰的柯克港，飞机于星期四19点30分到达柯克港。由于潮水原因，几经倒运，到星期五6点45分，"开尔夫"3号的全部设备和技术人员才上了布缆船"约翰·凯波特"号，该船立即起航，全速驶向出事海区，并于当天19点30分到达。

    作业海区波涛汹涌，狂风怒吼，浪花可打上4.5米高的甲板，给救援工作带来很大困难。维克斯公司参加抢救的"PISCES"2号和4号艇已先期运达出事现场，失事潜水器的这两艘姐妹艇已将两根索具缚在"PISCES"3号上，但由于功率所限，无法把能确保安全起吊的更粗的绳索缚在失事潜水器上。而且，"PISCES"3号潜水器的大部分被玻璃钢外壳罩着，承受不了起吊重量。

    时间在一分一秒地过去，而时间就意味着生命。为了确保安全，维克斯公司现场改进了回收物体的固定器具——大型套环螺栓，准备由“开尔夫”3号潜水器把它从失事潜水器打开的后舱盖放入并固定，然后起吊。9月1日9点42分，"开尔夫"开始执行使命。10点30分，"开尔夫"下潜到海底并利用声纳接近目标，10点40分，在技术人员操作下，"开尔夫"3号将连接在8英寸尼龙缆绳上的套环螺栓固定到失事潜水器舱口内，通过电视摄像机观察，证实套环螺栓确已抓住舱口。海面上的"约翰·凯波特"号开始起吊，13点，遇难潜水器终于被吊出水面。13点20分，已经被困在海底达70个小时的两位驾驶员爬出潜水器，他们得救了。刚刚脱离险境的两人看起来精神状态都很好，虽然生命支持系统的设计工作时间仅剩下2小时，但现场估计他们还可以在潜水器内安全地呆上12-15个小时。这两位驾驶员都是具有丰富潜水经验的老手，在整个等待救援期间，他们采取了休息睡觉及其它一系列可减缓新陈代谢的措施，以减少氧气消耗和二氧化碳吸附剂的用量。正是各方面的密切配合，使这次紧急救援任务获得巨大成功。