科学传奇：水下机器人局限与未来

2024-10-07 百科知识版权反馈

【摘要】：机器人有局限性人类依靠新一代的功率强劲、反应敏捷的水下机器人，可以避免很多的冒险潜水工作。随着水下工作的深入，机器人越来越显示出它的局限性，人们对亲身下水的欲望也更加强烈。但是自动潜艇等技术的产生，并不意味着遥控水下机器人的时代行将终结。在世界范围内，能够进入水下3000米的潜艇可能有三四艘，遥控水下机器人最少有800个，而自动水下机器人可能只有2～3个。

机器人有局限性

人类依靠新一代的功率强劲、反应敏捷的水下机器人，可以避免很多的冒险潜水工作。操作员通过一根几千英尺的电缆与操纵杆控制机器人，依靠电视监视器观察海底的情况。但是人类的作用终究是不可替代的。目前，录像的三维图像技术还不成熟，在潜水过程中全部使用三维图像还不实际，看二维图像不能获得纵深的视角，只有亲身下水才能看得更清楚。

◆菲利浦·纽伊顿对他的蝾螈服进行了改进◆

像纽伊顿这样的追梦者仍然希望能像亚历山大大帝那样，亲身探访深海。纽伊顿对他的小型潜水艇以及抗压潜水服很有信心，他认为深海潜水虽然不很安全，但坐在飞机上也并不表示安全。有些事情必须由人来亲自尝试。在1979～1987年，菲利浦·纽伊顿对他的蝾螈服进行了改进。这种服装就像是一个能穿在身上的潜艇，它像个盔甲套，能把海洋拒之门外。人的身体能保持在常压之下，就像我们在陆地上活动一样，出来以后也不会因压力减少而得病，这意味着人可以亲身下潜到水下进行工作。

随着水下工作的深入，机器人越来越显示出它的局限性，人们对亲身下水的欲望也更加强烈。

比如，有一些工作，潜水员穿潜水服下水去做比用遥控水下机器人更合适。与人类相比，遥控水下机器人的机械手相对来说要笨拙一些，潜水员随时会看到各种机械手的位置，方便操控。水中调节搜索巡逻机或者蝾螈服这类装置有个突出的优点，就是能让人待在标准大气压下，用手有效地对机械手实行控制。如果在过程中碰到了什么东西，人能通过机械手感觉到。熟悉了机械手的使用之后，潜水员还能更有效地抓握东西，感觉压力和力量的反馈。有些工作遥控水下机器人100万年也无法做到。

小贴士

蝾　螈

一种有尾两栖动物，也叫火蜥蜴，全世界大约有四百多种，共有10个科，包括北螈、蝾螈、大隐鳃鲵（一种大型的水栖蝾螈）。

蝾螈是一种稀有动物。例如滇蝾螈就是各种蝾螈中很珍贵的一种，是中国二级保护动物。它们大部分生活在淡水和沼泽地里，主要在北半球的温带区。它的样子很像蜥蜴，大部分有4条腿，皮肤潮湿，身长大约有15厘米，皮肤的颜色很鲜艳，样子很像我们平常看见的壁虎。在各种蝾螈之中，中国大蝾螈体型最大，最长的有1.5米。

蝾螈主要以昆虫、蠕虫、蜗牛和一些小动物，还有它们的同类为食。像其他两栖动物一样，它们靠皮肤来吸收水分，所以需要生活在潮湿的地方。环境到了零度以下，它们就会进入冬眠状态。

大多数成年的蝾螈白天会躲藏起来，到了晚上才会出来觅食。有些则是在繁殖季节才会从地底下钻出来，或者是到温度和湿度适合于它们生存的时候才会出来。有些种类的蝾螈，特别是肺螈科的蝾螈完全是陆栖动物，它们不在河流和池塘的附近生活。

蝾螈和蛙类一样生活在水边的潮湿地带，并且在幼年时期都有尾巴。它与蛙类最大的区别，就是成年以后蛙的尾巴消失了，而蝾螈一生都长着大尾巴。蝾螈在尚未发育成熟时，就到陆地去生活。没有发育成熟的蝾螈，身上都有鳃；它在陆地上生活三年左右，鳃就消失了，长出肺来，然后又回到水中去繁殖，度过余生。

◆潜水员比机器人能更有效地抓握东西，感觉压力和力量的反馈◆

◆“深水工作者2000”◆(www.chuimin.cn)

◆冰下潜水是自动潜艇大显身手的地方◆

在未来几年中，很多的遥控水下机器人将被新的小型机器人DOV所取代。DOV是指直接控制机器人，它小得足以进入任何角落。它动力强劲，足以适应深水中的工作环境，而且非常安全。“深水工作者2000”是菲利浦·纽伊顿制造的第一代DOV的原型。

人们可以用它们做各种事情，能拍摄好莱坞电影，也能完成科学探索，可以用于国家地理研究，用于航空航天事业，也可以用于大西洋沿岸水下电缆的检测。还能帮助美国国家癌症研究院寻找生物制药的样品，并且测试它们的效果。它的应用领域可以拓展到你能够想象的任何方面。

水下机器人在进化的道路上已经来到了一个岔路口。一些设计者想要用可以穿在身上的小型潜艇来取代它们，其他人则希望去掉机械手和电缆，并开发出新一代的自动水下机器人，它们会按照编好的程序自动完成任务。人们在关注新技术的运用，机器越方便好用，技术就越进步。

在所有能让潜水员不惜铤而走险的环境中，冰下潜水是最富有吸引力的一种活动，那是最危险的潜水区域。这正是自动潜艇将要大显身手的地方。遥控水下机器人毕竟还需要通过电缆与母船连在一起，冰山的尖角或海上漂移的浮冰会制造很多麻烦。但是自动潜艇可以按照预设的程序来前行，而且可以在没有系缆的情况下收集水温和水流数据。最让人惊讶的是，它能识别归途。它的优势非常明显。

但是自动潜艇等技术的产生，并不意味着遥控水下机器人的时代行将终结。在世界范围内，能够进入水下3000米的潜艇可能有三四艘，遥控水下机器人最少有800个，而自动水下机器人可能只有2～3个。

相信在不久的将来，还会出现许多能在大洋深处发挥作用的水下机器人。今天，一些最酷的海洋机器已经渐渐走出了生产和研究领域。市场上已经出现了一系列的可以穿在身上的潜艇，比如售价45 000美元的运动潜艇和“海洋移动者”潜艇。格雷厄姆·霍克斯是这一浪潮的引领者。他已经计划像魔鬼鱼那样飞行了，并决定把毕生精力献给终极水下机器人研究事业。

人们努力到达大洋深处的梦想是这项设计产生的原动力。我们希望用微型机械而不是母船那样的装置到达11.2千米的大洋深处，希望能到达海床并且在1小时内返回。为此，我们必须把观念从球形潜水器转换到一种更高速度的潜水器上来。传统的潜水器要用6个小时才能到达水底，这意味着我们必须推翻传统的设计理念。

如果要做水下飞行，首先就要解决在空中飞行的问题。它要有一个有力而轻便的推进系统，精确的导航系统，有一个由翅膀和可活动控制面组成的流体动力装置，足以避免与海底悬崖和鲸鱼等物体发生碰撞，然后还要有一个百分之百可靠的生命保障系统，一个绝无漏洞的外包装。把所有这些因素加起来，就可以做出能结合深海球形潜水器和飞机优点的交通工具。

深水飞行器“飞行员”号是第一个按照水下飞行理念制造的新式飞行器。它不需要像球式潜水器那样下沉，实际上它要高明得多，因为它有一对机翼。它看上去就像是在飞，和真的飞行器是一样的。它有两个舱，每个都装有增压壳。每个驾驶舱内都装有全套飞行控制装备，和一般飞机驾驶员的操纵工具完全一样。向后拉就是爬升，向前推是俯冲。推到一边是翻滚动作。后面座舱中的控制系统和仪器也完全一样。

人们不断地对海底那奇幻的世界进行探索和想象，有人甚至准备游历海底并在那里定居。海洋深处仿佛是地球之外的另一个世界，那里是否将有人类的足迹呢？人们已经有了很多设想，比如拓展一个海底殖民地，深水中在一个大气压下航行。这跟向火星移民的设想没什么两样，只不过它的地点是聚集在海底火山口周围，离海面几千米的地方。

海洋是美丽的，然而，它也需要我们保护。人们对海洋的不断探索，不但是想要利用它丰富的资源，也是想要找到保护它的方式。如果有一天真的能把诗人、作家和艺术家带到海底，让他们把看到的一切告诉每个人，人们就会意识到不能那样残酷地对待我们看不见的地方。因为，我们不能进入的区域也会受到我们的影响。今天，我们不是仍然在向那里倾倒核垃圾吗？问题依然存在，这些都需要更多的探索为我们助力。

深水飞行器“飞行员”号来自大洋深处的压力已经变成了催人奋进的号角。人类已经实现了许多古老的梦想，我们还要继续深入蓝色的海洋，探知地球深处那无尽的奥秘。

科学传奇：水下机器人局限与未来

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