水下機器人各顯神通下海“撈海鮮”

本報訊（大連新聞傳媒集團記者謝小芳）“左邊，低一點，抓！”緊盯着屏幕上機器人“海大大”的抓手，現場每個隊員的手心都捏了一把汗。20多分鐘過去，大連海事大學的“海大大”帶着漁獲露出水面。“撈了12個扇貝，還行！成功進入決賽。”初戰告捷，隊員們一個個臉上也是喜氣洋洋。昨天上午，大連金石灘海域， 2020年全國水下機器人大賽正在進行，來自全國各地的高校、研究機構和企業的20支高水平團隊攜帶着他們的“團寵”齊聚，“藍鯊”“赤甲紅”“海獅”“海星”“章魚”……紛紛下海，避沙石、躲洋流，繞海草，各顯神通，比拼“穩準巧”，將一隻只扇貝、海蔘、海膽等海珍品收入囊中。

此次大賽的現場比賽場地接近真實海珍品捕撈場景。資格賽、決賽均在開放海域進行，使用活體海珍品扇貝、海膽、海蔘等進行捕撈，更加貼近實際作業，在技術挑戰性上更接近真實海域水下複雜情況。

預賽便有不錯收穫的大連海事大學的“海大大”號機器人是大連海事大學研發的第四代水下機器人，重約30公斤，最大深度可達200米，最大航速4節，無線方式可以3小時不間斷工作。參賽隊員介紹説，海大大采用八軸推進器，動力充沛，行動敏捷，控制穩定，不僅能夠快速上升、下潛、靈活調整姿態，也可以完成側翻、倒立等高難度動作。“根據去年參賽的經驗，我們設計了全新的機械手，能夠靈巧快速地抓取水下目標。具有定深巡航、聲吶探測、水下目標自動識別等功能，可用於水下場景的觀測，以及水下目標的智能檢測與自主抓取。”

西北工業大學的“藍鯊隊”今年是第一次參賽，接受採訪時，隊員們正在海邊測試調整“藍鯊”，為下午的決賽做準備。這支團隊來自西北工業大學海洋無人智能感知實驗室，採用八推進器的BLUEROV航行器，具備可以在複雜水流環境下穩定控制的能力；內部裝有深度傳感器可以測得距水面的高度，還設有漏水傳感器以及氣壓計對航行器提供了安全保障；航行器裝有前視攝像頭，可以觀測水下近距離的環境，尋找目標配合機械臂進行抓取工作；外部加載了5自由度的機械臂可以實現水下物體的抓取，且機械臂採用主從式控制可以實現人與機械臂的交互，從而使得控制和抓取更加精準。隊長張振説，“在實驗室，沒有那麼大的風浪，能見度也更高，我們操作航行器，可以説一抓一個準。但是在開放海域，操作起來比想象的難得多。風浪，沙石，還有海底的能見度都給航行器造成了很大的干擾。這就考驗操作手如何穩定航行器，讓它高效運行起來。經過真實海域的操作，我們準備回去對‘藍鯊’進行進一步的改進，要加一個多普勒的測速儀，測量水的流速，加入到控制之中，以抵消水流對航行器產生的影響，讓它在水下更加穩定。此外，要採用更加清晰的攝像頭，增加光源或搭載聲吶設備，讓它在水下看得更遠。”

水下機器人工作環境是真實近海水域，水下狀況多變，增加了對於精準操控、精準識別、精準抓取的難度，對機器人的技術要求提出了更高的挑戰，本次賽事要求參賽機器人滿足仿真、智能控制、水下目標探測與識別、水下定位、通信、識別、能源系統等全方位技術指標。對機器人技術設計、測試、集成、推廣提出很高的要求。組委會在比賽評價中設置更多內容和細化指標（如智能識別、智能抓捕、智能控制、智能返航等），增加了濃縮現場視頻和技術答辯的環節，更加保障了比賽結果的準確性。

大連海事大學教授付先平表示，水下機器人目標抓取的難度較大，涉及機器視覺、控制科學、流體力學、機械設計及製造等多個領域，需要多個單位參加攻克核心關鍵科學問題。全國水下機器人大賽已經進行到第4年，凝聚了更廣泛的科學力量投入到水下捕撈機器人的設計和開發過程中，對該領域的核心問題的解決有重大推進作用。例如，養殖海洋環境的海底有沙底、水草、礁石等不同情況，抓取目標包括海蔘、扇貝、海膽、鮑魚等不同目標，對水下機器人的實際作業帶來了極大挑戰，需要針對不同的海洋環境設計不同類型的水下捕撈機器人，並進行大規模的實驗驗證，這些都需要更多的科學研究人員參與，才能完成這個複雜工程。

近年來，國家基金委大力推動水下機器人領域、特別是水下機器人環境感知與目標抓取的研究，並設立重點項目羣給予資助。全國水下機器人大賽的組織和舉辦，體現了基金委對人工智能科學研究的資助方向和戰略部署，這也是基金委信息領域十三五優先資助領域，希望通過三到五年的運作，全面實現國際化高級別賽事的目標。隨着賽事影響不斷擴大，賽事技術含量逐步提高，大賽在不斷推動國家戰略的實施，促進水下敏捷機器人理論、技術與產業發展，推動科技創新人才培養與科研成果轉化等方面產生了重要影響。

來源:大連日報