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

  • 2026年世界互联网大会数字丝路发展论坛观察

  • 2026年亚太经合组织数字和人工智能部长会议在成都举行

独家策划

推荐阅读
国家药监局近日批准全球首个选择性食欲素2型受体激动剂上市,用于治疗16岁及以上青少年和成人1型发作性睡病。该药为原创靶点、新机制罕见病治疗药物,在中国、美国、日本、欧盟同步申报,我国率先完成审批,实现全球“首报首发”的历史性突破。
2026-07-24 08:55
记者从市场监管总局了解到,国际电工委员会智能制造系统委员会近日发布IEC SRD 63459:2026《智能制造用例模板》国际标准。为此,国际电工委员会智能制造系统委员会于2019年成立首个工作组,组织各国专家制定国际统一的智能制造用例模板,以统一的方式描述、存储和使用用例。
2026-07-24 08:51
23日20时,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将天链二号06星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-07-24 08:50
王虹、邓煜与其他两位数学家共同获得菲尔兹奖,这是令国人振奋的消息,也是中国数学家感到自豪的时刻。邓煜的另一项研究,是与合作者成功建立了三维波动方程吉布斯测度的不变性,将概率论方法系统性地引入波动方程研究。
2026-07-24 08:49
记者从北京大学获悉,2026年国际数学家大会23日在美国费城开幕。王虹,本科就读于北京大学数学科学学院,获理学学士学位;2014年相继取得巴黎综合理工学院工程师学位与巴黎-萨克雷大学硕士学位;后于麻省理工学院完成博士学位。
2026-07-24 08:48
7月22日,美国佛蒙特大学研究团队在《自然》杂志发表论文称,他们在北美鲶鱼体内发现一种可传染的黑色素瘤。换言之,肿瘤细胞本身就是“感染因子”,如同寄生虫一般,从一条鱼传到另一条鱼。这些带病的鲶鱼,正为科学界提供一个观察癌症演化的难得机会。
2026-07-23 09:57
《自然》杂志22日发表了一项天文学研究,可能揭示了人类对首个已知的系外卫星(exosatellite)的观测。在三层等级系统中,一颗恒星周围有一颗伴星,如行星或褐矮星,而第三个天体围绕伴星,这第三个天体可称为系外卫星。
2026-07-23 09:57
生物腐烂是生态系统养分循环的关键过程,但腐烂区域同时也是病原微生物高度活跃、可能对活体植物造成侵害的“危险区”。
2026-07-23 09:49
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上的讲话中指出,“科学的未来在青年”,强调“要把青年科技人才队伍建设作为一项战略工程,全方位做好培养、引进、使用工作”。
2026-07-23 09:49
黄瓜是受到全球广泛喜爱的蔬菜,它源自喜马拉雅山脉南麓,由其野生祖先驯化而来,历经2000余年的传播扩散,遍布世界。中国科学院院士、崖州湾国家实验室副主任钱前评价,该研究为黄瓜分子设计育种提供了坚实支撑,兼具重要基础科学价值与育种应用前景。
2026-07-23 09:48
中国水稻研究所研究员王克剑团队近日在杂交水稻育种领域取得重要进展——成功研发出克隆效率稳定超过99%、结实完全正常的一系法杂交水稻,团队将其命名为“一系1号”。图为团队创制的无融合生殖株系在试验田大群体种植下表现出的克隆效率与结实率情况。
2026-07-22 09:35
今年新增农业机器人、盐碱地科学与工程、智慧渔业三大新农科专业,分别由江苏大学、山东农业大学、宁波大学首批开设,为涉农人才培养开辟了新跑道。
2026-07-22 09:31
这场举世瞩目的盛会,凝聚共识,密集发布国际合作倡议与行动计划,为促进全球人工智能朝着向上向善、造福人类的方向发展注入了更多新动能。
2026-07-22 09:29
虽然现阶段机器人能做的事还很有限,但这种“人机搭档”的新模式,让我们的生活服务向高品质、多样化和便利化发展。我想,这就是科技落地的意义吧。
2026-07-22 09:28
重离子加速器是探索基本相互作用、物质结构和宇宙演化的重要工具,研究中产生的新知识、技术和方法被广泛应用于航天、医疗、农业等多个领域。
2026-07-22 09:26
无法驶出的化肥运输船,迟迟不散的热浪,突然生效的出口禁令……近期,一系列事件叠加,或许正给全球粮食安全带来显著不确定性。
2026-07-21 03:40
拔尖创新人才作为国家战略科技力量的核心支撑,其培育成效直接关系到高水平科技自立自强的进程。科学教育是拔尖创新人才培养的基础工程,必须把握青少年成长的关键期,构建全链条、一体化的科学教育新生态,推动教育、科技、人才深度融合,为强国建设筑牢人才根基。
2026-07-21 03:40
以人工智能为代表的新一轮科技革命和产业变革,正深刻重塑产业形态与劳动方式,职业教育作为对接产业最紧密的教育类型,面临的根本性问题已不再是如何培养标准化、重复性的熟练操作者,而是要回答人机协同时代究竟需要什么样的高技能人才。
2026-07-21 03:40
暑假已至,以中小学生为主力的研学游市场持续升温。外出研学已成为不少中小学生家庭的假期常规安排。家长往往将研学活动视作教育由家庭、学校向社会课堂的延伸,是学校教育的重要补充。
2026-07-21 03:40
毕业论文AI率检测,已成为无数大学毕业生关心的热点话题。AI工具引发的学术不端如何界定?为规避高AI率而拆解论文、打乱表达的无奈如何化解?AI检测产品缺少国家标准、质量参差不齐的困局如何突破?这些追问,热度居高不下,答案却远未清晰。
2026-07-21 03:40
加载更多