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

  • 北京出入境人员总量较去年提前半月突破千万人次

  • 我国夏粮小麦收获已近九成

独家策划

推荐阅读
韩国首尔国立大学工程学院科学家研制出一款高性能有机发光二极管,集成了高导电性透明金属电极,透光率超过93%,有望在先进显示器等众多领域大显身手。所得器件兼具优异的透明度与电致发光性能,底层的有机层也安然无恙,充分彰显出该技术在下一代透明显示应用中的巨大潜力。
2026-06-16 09:27
《自然·医学》杂志15日报道了一种皮质内脑机接口(BCI)突破。该参与者累计使用该系统超过3800小时,共发出183060个句子(近200万词),平均每分钟56词,其中92%的句子被评定为“基本正确”或更佳。
2026-06-16 09:26
未来产业是科技创新和产业创新深度融合的产物,是技术突破催生的全新赛道,对于发展新质生产力具有先导性、引领性作用。未来产业的根基在于创新,没有源头创新,就没有未来产业的萌芽;没有持续创新,就没有未来产业的壮大。统筹科技自立自强与全球创新合作是夯实未来产业发展根基的关键。
2026-06-16 09:25
随着高密度发射成为常态,力箭一号火箭控制系统逐步实现软、硬件产品全链路自主可控。“目前,箭上配套设备缩减50%,地面设备削减80%,火箭电测周期由原来的1个月压缩到1周以内。
2026-06-16 09:23
作者:尚俊杰、王淑文(分别系北京大学教育学院副院长兼学习科学实验室执行主任、中国高等教育学会学习科学研究分会常务副理事长兼秘书长;将学习科学的研究成果深度融入AI教育系统的设计、开发与应用全过程,是提升教育质量、避免技术滥用的关键。
2026-06-16 09:22
数据显示,今年4月,中国汽车出口继续保持快速增长,同比增长超过70%,其中,新能源汽车表现最为亮眼,当月出口43万辆,环比增长16%,同比增长约110%。在海外社交媒体上爆火的“中国汽车”标签,以一种独特的方式为中国的全球气候治理贡献写下新注脚。
2026-06-16 09:17
随着人工智能技术的不断突破和应用场景的加速拓展,AI相关领域人才需求攀升将成为未来较长一段时间内劳动力需求的重要趋势特征。企业作为劳动力市场的需求主体,也应主动应对AI技术变革,推动内部数字化转型,提升生产效率。
2026-06-15 09:17
智能经济带来的技术提升,不是对传统产业的简单替代,而是通过“人工智能+”行动实现全方位赋能。面对全球人工智能治理规则正在形成的窗口期,我国既要在技术上对标一流,更应在治理上贡献智慧,助力全球AI治理变革。
2026-06-15 09:16
过了芒种,在河南省获嘉县照镜镇樊庄村,村民宋其文家里的麦田已开镰,但他不慌不忙,心里稳得很。宋其文感受到的智慧灌溉来源于水肥一体机搭载的作物高效用水智能决策系统,在那里,天空地数据持续搜集,不断优化生成实时灌溉决策方案。
2026-06-15 09:16
在率先落地的机器人、数字人营业性演出场景中,符合条件的经营主体可将机器人、数字人作为演职人员纳入管理范畴。”  北京经开区有关负责人表示,下一步将持续优化试点流程、稳步扩大试点范围,做到放而不乱、管而有序、服务到位,全力扶持新业态、培育新主体、壮大新产业。
2026-06-15 09:15
6月14日,国家防总办公室、应急管理部组织自然资源部、住房城乡建设部、交通运输部、水利部、中国气象局等多部门联合会商,研判近期降雨发展趋势,研究部署重点地区防汛工作。
2026-06-15 09:13
在“环保智慧大脑”的加持下,河南省重点环境问题平均存续时间从17.4小时压缩至1.09小时,生态环境监管能力显著提升。近年来,河南省生态环境厅坚持科技创新驱动、智慧化引领,生态环境监管进入全流程智能化监测、执法、应急处置的数智化时代,环境治理格局正在重塑。
2026-06-15 09:13
据英国《自然》网站9日报道,美国生命生物科学公司当天宣布,首次通过细胞“部分重编程”疗法,尝试让一名青光眼患者眼部受损的衰老细胞“返老还童”。
2026-06-12 09:32
一项发表于《科学》杂志的最新研究,绘制了首张全球菌根真菌“地下网络”分布图。这是继去年《自然》杂志发表菌根真菌多样性全球分析之后,科学家首次实现对其物理密度的全球可视化。
2026-06-12 09:29
斯坦福大学数学家贾里德·杜克尔·利希特曼在社交平台X上将这种现象类比为国际象棋中的“非常规开局”,认为AI有时能跳出人类长期形成的“审美与惯例”。
2026-06-12 09:28
在前不久举行的第三十四届哈尔滨国际经济贸易洽谈会上,哈尔滨工程大学智能海洋航行器技术全国重点实验室的展台前,围满了参观者。
2026-06-12 09:27
如今,智谱的大模型已经成为全球众多顶级云服务商和知名编程平台的“默认选项”之一,深受海外开发者的欢迎。如果说智谱代表了AI通用大模型在信息空间的实力,那么北京科学智能研究院则展示了AI征服物理和微观世界的强大力量。
2026-06-12 09:26
“在洞窟里,把冷光灯打开,面对着千年壁画的那一刻,所有的烦恼都会瞬间远离,觉得能近距离接触如此杰出的艺术品,是很震撼、很幸运又很幸福的事。遵循这一“笨规矩”,于宗仁组织完成了莫高窟与甘肃省内外多处壁画彩塑保护方案与实施工作,例如莫高窟千像塔彩塑保护修复、莫高窟第196窟壁画彩塑保护修复,以及麦积山石窟部分洞窟的塑像壁画保护修缮等。
2026-06-11 10:23
国际科技出版机构施普林格·自然10日发布的自然指数2026科研领导者榜单显示,中国继续保持全球第一,2024年至2025年科研产出增长22.4%,是全球十强中唯一实现两位数增长的国家。机构表现方面,自然指数显示,中国科学院整体排名位列榜首,在除健康科学和社会科学以外的5个学科领域位居第一。
2026-06-11 10:23
量子传感是一种利用量子效应进行高精度测量的新技术。量子传感可通过增加粒子数量来提高传感性能,然而这面临一个重要挑战——量子热化。“这不仅深化了人们对量子热化这一基础科学问题的认识,也为发展新一代高灵敏度量子传感器提供了新的思路。
2026-06-11 10:23
加载更多