水下机器人有哪些主要类型,它们的特点分别是什么?

Michelle Knowles
Michelle Knowles
Experienced technician, 15 years maintaining ROVs and AUVs.

好的,聊到水下机器人,其实没那么复杂。你可以把它想象成两大派别,然后还有一些“旁支”。

第一大派别:带绳的(ROV - 遥控水下机器人)

这个是最常见的,你可以把它想象成一个“水下风筝”,或者一条用链子拴着的机器狗。

  • 特点:
    • 有一根长长的缆绳:这根绳子是它的生命线,连接着水面上的操作船。操作员在船上,就像打游戏一样,看着屏幕、动着摇杆来控制它。
    • 不怕没电:电和信号都通过缆绳源源不断地输送下去,所以理论上只要船不走,它就能一直干活。
    • 能干精细活:因为是人实时遥控的,所以能完成很复杂的操作。比如,给它装上机械臂,它就能在水下拧螺丝、剪钢缆、抓取东西(比如飞机黑匣子)。很多深海考古、沉船打捞、水下设备检修都是它干的。
  • 缺点:
    • 跑不远:活动范围基本就被缆绳的长度给限制了,像被拴住了。而且缆绳在水里容易被东西挂住,或者被水流影响。

第二大派别:不带绳的(AUV - 自主水下机器人)

这个就更酷了,像一个“海洋里的扫地机器人”或者“智能鱼雷”。

  • 特点:
    • 完全无线,来去自由:出发前,人们会给它设定好任务和路线,比如“去这片海域,来回扫荡一遍,把海底地形画出来”。然后就把它扔下水,它自己就按计划去执行了,干完活自己回来。
    • 适合大范围侦察:因为它没有缆绳的束缚,可以跑得非常远,非常适合用来绘制大面积的海底地图、勘探水下资源、或者进行军事侦察。
  • 缺点:
    • 基本不能实时互动:下水之后它就是“失联”状态,你没法实时指挥它。它遇到突发情况只能靠自己的智能去判断,万一出问题了,可能就回不来了。
    • 电量有限:靠自身带的电池工作,所以一次任务能持续多久是有限的。
    • 干不了精细活:主要是到处“看”和“听”(用声呐等传感器),没法像ROV那样停在某个地方用机械手操作。

其他一些“旁支”:

  • 水下滑翔机(Glider):这是AUV里一个特别省电的类型。它没有螺旋桨,而是像鱼一样通过调节自身浮力(吸水或排水)来让自己下沉、上浮,再借助翅膀把这个上下的力转化成前进的动力。它走得慢,但极其省电,可以在海里一漂就是好几个月,跑几千公里,专门用来收集长期的海洋水文数据(水温、盐度这些)。

  • 混合型(HROV):兼具了ROV和AUV的优点。平时可以像AUV一样自己跑,当需要精细操作时,可以从尾部放出一根很细的光纤连到母船上,临时变成ROV模式。当然,这种也更复杂、更贵。

总的来说,你可以这么记:

  • 要干精细、复杂的活,或者要长时间待在一个地方作业,就用带绳的ROV
  • 要去大范围、远距离的地方测绘或勘探,就用不带绳的AUV