点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:智能机器人“下海”,水下检修不再难
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

智能机器人“下海”,水下检修不再难

来源:科技日报2021-07-28 10:01

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  南通大学师生团队开发的智能水下检修机器人。受访者供图

  7月的黄海之滨,水面波涛万顷,一排排百米高的白色风机迎风摇曳。水下暗流涌动,硕大的风机桩直插海底,一个黄色的方形机器人正吸附在风机桩上,完成它的又一次水下巡检作业。

  记者7月初从南通大学获悉,一款集目标识别、表面清理、无损探伤和湿法焊接多功能于一体的智能水下检修机器人,在该校电气工程学院研发成功,为海工企业未来的检修工作提供了新的方向。

  月薪20万的工作无人问津

  茫茫无际的大海上,每天都有许多的船只穿梭航行。水面以上,这些船只乘风破浪,威风凛凛;而水面以下,各种隐患暗处潜伏:船体焊接裂缝、海水侵蚀受损……这些细小问题往往意味着后患无穷。

  出现了这些问题怎么办?最直接的方式,就是把船拉进船坞进行维修。但对于船只在航行过程中遇到的急需修复的问题,这种方法显然是不适合的。因此,人们想到在水下修复船只。1802年,一位名叫汉弗莱的学者发现电弧能在水下连续燃烧,这为水下焊接创造了可能。

  经过多年发展,水下焊接形成干法、湿法和局部干法三种主要方式。其中,湿法焊接是三者中应用最多的技术,但其缺陷在于水具有导电性,安全性较差。

  目前,水下焊接的实现在现阶段还是依靠人力。焊接工作本身就是一个辛苦的职业,更何况是在水下进行焊接,其难度不言而喻。工人们往往需要经过专业的潜水培训,下水前,焊条焊机、潜水头盔、潜水服、铅块腰带、空压机、氧气瓶、对讲机等全部都要配备齐全。在水下,他们不仅要面临高水压和温度的挑战,如果水质污浊,还会成为“睁眼瞎”。

  2019年12月,作为南通大学的一名学生,言淳恺跟随指导老师在南通开沙岛船舶海工企业考察时,了解到水下人工焊接的种种不便。“行业内能够下水检修的专业人员非常少。中国船级社今年公布的数据,国内持有无损探伤水下焊接证书的人不超过150个,这导致船舶检修行业存在巨大的人力资源缺口。即使开出20万的月薪,能做、愿意做的人也很少。”言淳恺感慨道。

  面对行业严峻的现实以及企业的需求,言淳恺在老师的指导下组建学生科研团队,提出解决设想,设计研发出一款能代替人类下水检修的机器人。

  多项创新助力水下自主检修

  带着这样的想法,团队成员首先对市面上的水下检修机器人做了调查。他们发现,在国内能够将检测和焊接技术融于一体的水下检修设备是业内的一个重要研究方向,存在一定技术难度的同时,市场前景广阔。

  从2020年2月开始,团队一头扎进了水下自主检修机器人的研究开发中。

  机器人进行水下作业的首要步骤是进行目标识别。系统会根据图片原理,基于先验机制,依次划分海底线和目标结构件,实现粗定位。

  “我们曾经去江苏海上龙源风力发电有限公司(以下简称龙源)进行实地考察,发现海底的水比较浑浊,直接影响到水下能见度。”言淳恺说。为了解决这个问题,团队在原有的视觉识别基础上,运用声呐增强声信号,并且在机器上添加辅助光源和偏振片,在后期图像上也做了增强处理。

  由于长时间的浸泡,风电桩基础和船只底板的表面会有海洋生物附着,因此目标识别结束后需要用高压水射流清理表面后再进行无损探伤。一开始,团队尝试用单一的超声波技术进行探伤,但效果不佳。后来,他们将超声波和视觉探视相结合,有效提高了探伤精度。

  检修完毕后,就需要进行焊接。实际作业时,水下能见度很低,因此水下焊接往往十分依赖经验。工人一手拿着焊条一手拿着焊机,自主把控焊接的角度和力度,如果稍不留神,手套就会被烫坏。

  在智能水下检修机器人的研发过程中,团队利用结构光来增强焊缝特征,以便摄像头快速找到缺陷处,离线焊缝跟踪后进行焊接作业。

  “因为操作相对繁琐,我们在湿法焊接方面耗费了将近一年的时间。”言淳恺说道。通过不断试错推演,团队终于克服了水下焊接修复的难点,实现了水深小于5米的稳定焊接作业。

  有望运用于更多场景中

  在今年5月份的“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛江苏省赛中,“智能水下检修机器人”从706个项目中脱颖而出,荣获江苏省特等奖并且入围国赛。由于一代设备作业时稳定性欠佳,团队成员听从专家建议,对一代设备进行了改进升级,主要针对面向海上风电桩基础的检修设计吸附固定装置。

  “机器人水下作业时,水流影响较大,最初,我们设计了2个臂,通过磁吸附的方式将机器人固定于风电桩。通过实验,发现稳定性还有待提高。于是在机器人下方位置增加了1个臂,并将3个臂设计为可前后伸缩,三角形的构造让机器人更稳定。”指导老师、南通大学教师杨慧说。

  改进后的第二代机器人,相较于一代有了不少改进,那么走出实验室,在实际检修工作中,它能不能为海工企业带来惊喜?

  杨慧告诉记者,智能水下检修机器人研发成功后,他们立即与企业进行了合作,检验机器人的性能。

  在龙源考察时,杨慧了解到,该公司的维修人员并不具备水下维修资质,因此无法对水下部分进行定期检修,只能被动地等风电桩出现问题后,把风电机组关停再进行维修。与龙源携手后,团队的智能水下检修机器人帮助龙源进行海上风电桩基础的水下巡检,发现了多处轻度腐蚀。

  今年上半年,团队又与大连中远海运海事工程技术有限公司南通分公司合作,对万吨级船舶进行检修,大大提高了检修作业效率,在船侧板的检修中发挥了重要作用。

  “海洋工程产业已涉及油气、风电等多个领域,对人类社会经济生活的影响日益广泛和深入,将人工智能成功运用于船舶行业能够有力推动海工装备产业的高质量发展。目前设备服务对象主要针对船体和海上风电桩,未来有望延伸至核电站塔架等多种场景中。”杨慧说。(记者 张 晔 通讯员 李淑媛 詹梓榆 季天宇)

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 文化遗产数字化论坛开幕倒计时1天

  • 倒计时1天!人工智能安全治理分论坛即将举行

独家策划

推荐阅读
人工智能的浪潮正在席卷从科技到教育,乃至全社会的各个角落,中国教育界正在积极推动学习和应用人工智能,以便乘势站在时代前列。今年6月,中国工程院院士、华中科技大学校长尤政提出,人工智能和批判性思维结合形成DNA式的“双螺旋结构”,将有力推动创新。
2025-09-16 09:14
15日,在2025年国家网络安全宣传周主论坛上,《人工智能安全治理框架》2.0版正式发布。落实《全球人工智能治理倡议》,《人工智能安全治理框架》1.0版于2024年9月发布,受到国内外广泛关注。
2025-09-16 09:13
光明日报北京9月15日电 记者陈晨从农业农村部获悉,2025畜禽种业发展论坛14日在北京市平谷区举行。论坛发布了第三次全国畜禽遗传资源普查、濒危畜禽遗传资源保护成效、主要畜种分子身份证构建和遗传评估优秀种公畜等重大成果,举办了畜禽种业振兴成果展,26家单位现场推介新技术、新设备、新成果,72家单位进行专场展示。
2025-09-16 09:13
数智技术以及数智互联技术将推进青年间社会化协同与知识共享,可精准连接青年学习者,并形成跨地域的学习社群与项目协作组。总而言之,数智技术能够为青年群体参与终身学习创造良好条件,能够充分激发青年群体参与终身学习的动力,能够更好地帮助青年群体全面发展。
2025-09-16 09:12
作者:王 珩、程松泉,分别系浙江师范大学教师教育学院教授;浙江师范大学教师教育学院博士生  当前,全球教育正经历一场由人工智能技术驱动的深刻变革。唯有坚守育人初心,在伦理框架内审慎推进技术应用,才能让人工智能真正成为引领教育发展的引擎,而非解构教育本质的飓风。
2025-09-16 09:11
在合成生物学和气候变化应对领域有巨大潜力。
2025-09-16 09:11
走进展区,多款新潮文创让人爱不释手;戴上设备,苏轼笔下的诗词世界任人遨游;指尖轻点,三千年前的青铜器“触手可及”……一系列新产品、新服务、新场景在2025年中国国际服务贸易交易会文旅服务专题亮相,漫步其中,处处感受到科技与创意奔涌、文化和旅游融合的无限活力。
2025-09-15 09:54
在2025年中国国际服务贸易交易会上,一批品类丰富、兼具趣味与文化内涵的文创精品成为展会现场的“人气王”,引爆观展热潮。
2025-09-15 09:54
最大网络基础设施的建成有助于我国突破关键技术的“卡脖子”困境,形成自主可控的核心技术优势,建立起数字经济产业的第二创新生态。 (作者:戎 珂,系清华大学社会科学学院经济学研究所所长、长聘教授;田晓轩,系清华大学社会科学学院经济学研究所博士研究生)
2025-09-15 09:53
今年暑期,工厂游火爆出圈。参观名额秒空、门票收入可观、社交平台相关笔记有10多万条,工厂游俨然成了文旅界新宠。 工厂游等新型旅游业态,实现了工业与文旅的跨界融合,也为文旅经济的发展提供了新增长点。
2025-09-15 09:52
深夜,河南焦作多氟多新材料股份有限公司的实验室依旧灯火通明,总工程师闫春生还在带着团队忙碌。 2006年,多氟多打响了由传统氟化工向精细氟化工、新能源材料转型的战役,闫春生临危受命加入六氟磷酸锂研发团队。
2025-09-15 09:51
2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。
2025-09-12 10:08
汽车排放被认为是气候变化的“元凶”之一,但学术界一直缺乏对城市道路碳排放进行精准刻画的工具。”借助全景AI模型,可实现二氧化碳排放源的精准提取,模型的平均精度超过93%、平均误差低于1.3ppm(ppm为百万分比浓度)。
2025-09-12 10:01
习近平总书记指出:“要把握人工智能发展趋势和规律,加紧制定完善相关法律法规、政策制度、应用规范、伦理准则,构建技术监测、风险预警、应急响应体系,确保人工智能安全、可靠、可控。人工智能系统的可靠性不能停留在统计意义上的“高概率正确”,而应追求在复杂、开放、动态环境下的“高置信可靠”。
2025-09-12 10:01
10日,2025世界顶尖科学家协会奖(以下简称“顶科协奖”)获奖者名单在上海公布。顶科协奖是2021年在上海发起创设、由红杉中国独家提供永久资金支持的面向全球科学家评选的科学大奖。
2025-09-12 09:59
全球规模最大恐龙蛋化石群——湖北十堰青龙山恐龙蛋化石群的埋藏时代,首次被科学家认定为距今约8600万年。专家考证,这是迄今全球分布最集中、规模最大、埋藏最好、原地出露最多、原址保存最好的恐龙蛋化石群。
2025-09-12 09:58
9月10日上午,在马来西亚吉隆坡召开的国际灌排委员会第七十六届国际执行理事会会议上,2025年(第十二批)世界灌溉工程遗产名录正式公布,我国申报的云南元阳哈尼梯田、江苏句容赤山湖灌溉工程、四川彭州湔江堰、北京门头沟永定河古渠灌溉工程全部成功入选。
2025-09-11 10:18
“十四五”以来,我们牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,全力当好自然资源“大管家”和美丽中国“守护者”,全面完成了“十四五”规划的目标任务,有效支撑了经济社会的高质量发展。
2025-09-11 09:57
未来,城市的画卷上,AI、物联网与大数据等现代科技将继续深化推广,但唯有始终以人的尺度丈量技术,以人文的关怀驾驭创新,方能使城市永葆文气的深度、人气的热度与烟火气的温度,让每座城市都在科技的守护中,找到生生不息的发展动能。
2025-09-11 09:52
北京大学的科研团队与合作者联合开发出一种全新的“高维超分辨成像”技术,成功实现了对活细胞内15种细胞器的同时成像与精准识别,为细胞生物学研究打开了一扇全新的大门。
2025-09-11 09:43
加载更多