妙趣横生的海底机器人

高峰

“潜龙二号”，是我国首台自主研发的4500米级自主水下机器人。最近，在西南印度洋，它按照预先设计的路线，首次坚持了整整30个小时的全航程探测，实现了中国深海科考的多个“首次”。

全身金黄，有鳍有尾巴，全长4.5米左右，活像一条放大版的热带鱼。一般来说，为了减少阻力，自主式潜水器大多设计成回转体式，像鱼雷艇一样。不过，这种造型主要适用于平坦的海底，如果遇到像印度洋海底这种凹凸不平的地形，就需要把潜器的外表做得扁扁的，以减少它垂直面的阻力，让潜器更容易回收。

这种造型还能让潜器具有很高的抗风浪能力，即使在风大浪高的海面上，它也可以像不倒翁一样“站立”，不会“翻肚皮”；而且，通过科学家们用遥控器遥控，它还能在海面上简单地“游两圈”，向母船靠近。

作为一条科技含量颇高的人造“鱼”，“潜龙二号”可谓全副武装，浑身宝贝。

首先，前后各配1对“鱼鳍”，这是它的推进器。这两对水平舵板就像鱼的鳍一样，确保潜器平衡，垂直的舵则像鱼的背鳍，这是为了让它在水中更自由地航行。

其次，“鱼嘴”处安装了一个前视声呐，这让潜器能看到前方的物体。左右的物体怎么看呢？用装在“鱼眼”部位的水平槽道推进器，让潜器左右水平移动，再用“鱼嘴”处的前视声呐看。它的这种“看”主要是获得海底地形地貌的连续数据，再把数据还原成图像。当然，要真正读懂这些数据，需要回到母船后，由技术人员对这些数据进行深入处理，以得到精细的图像。

再次，1米长的“尾巴”上安装了海底探测磁力仪。用它就能知道扫过的地区有没有不活动的热液硫化物矿，有多少，三维结构如何等。

“潜龙二号”配有一台像素分辨率达3648×2736 的照相机。由于海底伸手不见五指，相机还配备了闪光灯，可以每隔7秒钟拍摄一张照片。每张照片都会与前后照片有20%的重合，以保证拍摄的“无缝”衔接，最终经过处理，可以形成一张完整清晰的海底图片。

“潜龙二号”身上的各种环境传感器是它的“耳朵”，一系列智能算法是它的“大脑”。此外，它还“带”了一些小物件。比如布放回收时用的牵引环、起吊钩，与母船联络的声通讯机、确定海底位置的长基线信标和频闪灯、天线等。

一个潜器的工作流程分为布放—探测—回收。作为我国首台自主研发的4500米级自主水下机器人，“潜龙二号”的智能化水平非常高。

第一步是入水。需要人力来完成。操作人员通过吊车把它放到水中，解除吊车和潜器之间的联系后，它就开始自己往指定区域下潜。如何下潜呢？一方面，潜器自身有重力；另一方面，它配有一块重约25公斤的下沉压载铁。依靠它，潜器下潜的速度可达每分钟40米。

第二步是“遨游”。这要依靠它的“鱼鳍”和“鱼眼”处的推进器。依靠它们“潜龙二号”可以垂直升降，前进、后退，还能旋转。当然，推进器的动力来源要靠电池。“潜龙二号”配有可运行30小时左右的一次性电池组和运行10小时的可充电式电池组。

在遨游过程中，“潜龙二号”会用它身上带的测深声呐、海底照相机、热液异常探测系统等宝贝，对着事先规划好的区域进行拍摄或扫描。

当然，旅程中不可能一帆风顺。如果遇到复杂的地形地貌，“潜龙二号”会主动避险。这靠的是它“鱼嘴”处的前视声呐。这是一种成像声呐，就是把采集的数据转换为图像，以此来识别障碍和周围环境，采取避碰策略。解除危机后，“潜龙二号”会自动回到原先规划的线路继续航行。

那么，途中遇到一些磕磕碰碰，某个地方碰坏了怎么办呢？“潜龙二号”还会自己“看病”——通过集成的大量传感器和执行机构，对损坏程度进行自我检测，并根据故障的等级采取不同的应对方案。如果坏的地方影响任务，潜器就会自动结束作业上浮回来；如果故障轻微，不妨碍作业，则可暂时带“病”工作。

第三步是上浮。任务完成后，“潜龙二号”会自动抛掉一块重约23公斤的上浮压载铁，让潜器重量小于海水浮力，以每分钟40米的速度上浮。

第四步是回收。当“潜龙二号”上浮至海面后，它搭载的定位系统会自动将位置发送给母船。操作人员可以用遥控器控制推进器，让它慢慢“游”到母船周围，再通过挂钩或抛绳回收到母船上。至此，“潜龙二号”的一次“海底遨游之旅”就算是完成了。