一提起丹麥,普通人會(huì)想到安徒生和美人魚雕像,吃貨可能會(huì)想到前陣子刷爆微博的丹麥生蠔。對于這樣一個(gè)陸地資源極其缺乏的國家,豐富的海洋資源成了它的立足之本。
近日,丹麥技術(shù)大學(xué)(DTU)成立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室,專門研發(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)冷門的研究領(lǐng)域,無論是在技術(shù)上還是市場上,各海洋大國,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GlobalExplorerROV在美國進(jìn)行了一場水下探險(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“小太陽魚”,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RobertoGaleazzi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)殖魚類的健康狀態(tài)監(jiān)測。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。
此外,為了提高機(jī)器人對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的檢測精度,研究人員找到了一種簡便的排查方法:利用葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的對稱性判斷發(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,能測量葉片負(fù)載信息,測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)是完全對稱的,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,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,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。