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MTR100:说到无人机,大就是好。 <1m 更好

MTR100:说到无人机,大就是好。 <1m 更好

在过去的几十年里,自主水下航行器 (AUV) 已成为海洋测绘和监视领域的成熟工作马。这并不意味着没有创新的空间。伊莱恩·马斯林 (Elaine Maslin) 介绍了 100 万以下协作无人机市场的一些活动。

新一代 AUV 正在开发中。有些更大,但也有许多公司开发小型(<1m)、低成本的 AUV 以用于群体,从而可以更快地空中覆盖海床或在更短的时间内更快地对水体进行更多三维采样时间。

一段时间以来,这一直是一个白日梦,有些人为了实现它而半途而废。尽管赢得了美国海军的合同以支持其 SwarmDiver 的开发,但澳大利亚公司 Aquabotix 于 2020 年 12 月悄悄进入清算程序,一直在努力获得资金以继续其工作(它已经走上了股票市场上市路线,让更多不耐烦的投资者对其开放)。

ecoSUB 机器人但其他人现在看到了成功。母公司 Planet Ocean 董事总经理特里·斯隆 (Terry Sloane) 表示,去年 11 月,总部位于英国的 ecoSUB Robotics 开始向客户销售其微型 AUV,现在有 50-60 台具有各种有效载荷的野外 AUV。从非洲到日本的客户包括普利茅斯海洋实验室和达尔豪斯大学。

该公司成立于 2015 年,获得了创新英国和国防科学与技术实验室 (UK MOD) 的资助,并与英国国家海洋学中心的海洋自主机器人系统小组合作。它现在商用的 ecoSUBμ5 Micro-AUV 长 92 厘米,空气中重 4 公斤,额定深度为 500 米,能够以 1 m/s 的速度运行 12-20 小时(取决于电池类型)。稍大的ecoSUBm5 Small-AUV长1m,重12 kg,额定深度为500 m和1200 m,能够以1 m/s的速度运行18-30小时。

ecoSUB 主要通过声学定位协同工作,在水面使用 GPS,在水下使用声学(使用纽斯卡斯尔大学开发的调制解调器)以倒置长基线阵列 (LBL) 类型排列。水面上的车辆(带有 GPS 信号)将它们的位置广播给水下航行器,水下航行器根据水面位置对它们的位置进行三角测量,并将该信息输入到船上航位推算中。斯隆说,ecoSUB 现在还增加了水联多普勒速度测井 (DVL),以进一步提高定位精度,使其适用于需要更高精度的操作,例如使用侧扫声纳的反雷措施。

“我们能够将 10 个 ecoSUBS 放入水中,在 2、3、4 小时内对五种不同深度的割草机进行调查,并真正获得那块水的三维图像,”他说。 “在研究工艺用水或泄漏事件或溢油分散剂时,这对科学很有吸引力,对石油和天然气也很有吸引力。它们也是负担得起的,”并指出“微型 AUV 一个流行音乐的价格为 10,000 英镑”,组织可以负担得起地将 10 个或更多放入水中。

该公司还一直在探索替代表面节点,例如 USV。已经与 C-Worker 6 合作以试验 ecoSUB 部署,并与 AutoNauts 合作作为表面节点,现在正在研究 Autonauts 将多个 ecoSUB 携带到特定位置或携带并在被要求时部署它们,以及一个表面节点和通信网关。下一步是另一个尚未宣布的 Innovate UK 项目,该项目将开始为车辆 (AI) 引入人工智能,以便车辆可以独立“浅滩”,Sloane 说。 “浅滩的好处是,当每辆车都了解环境如何影响它时,作为一个团队,他们可以找出完成任务的最佳方式。”

EvoLogics

虽然 EvoLogics 的主要产品是水下通信和定位,但该公司也一直在开发自己的车辆和导航软件,以便它们可以成群结队地协同工作,对不断变化的条件做出反应并与主控制中心进行通信。 EvoLogics 高级运营经理弗朗西斯科·布斯塔曼特 (Francisco Bustamante) 表示,这些功能正在被整合到其企鹅形状车辆 PingGuin 等车辆中,但也将能够与其推出的其他车辆以及其他车辆一起使用。
“拥有更多车辆意味着您可以覆盖更大的区域,但您可以拥有更小、更紧凑、可能更通用的车辆,这些车辆可以使用这些行为并更加灵活地适应不同的任务,”他说,并允许生产规模经济。

PingGuin 的核心设计是 EvoLogics 多年来一直致力于研究的内容,这是在联合创始人之一对企鹅运动以及动物在水中游泳的效率进行研究之后。该车辆长不到 1m,最大直径为 45cm,重量不到 25kg,有效载荷为 3 kg,行驶速度可达 5kts。迄今为止,EvoLogics 已运行了多达 5 辆这样的车辆,该车辆将于明年第一季度正式商业发布。

Bustamante 说:“我们已经实现了非常成功的集群操作测试,多个车辆能够相互通信和协调。甚至有多种车辆组合,以水面车辆作为指挥中心和水下和空中之间的接口,以及用于地理参考活动的 GPS。这辆车可以是一个群的主人,他们也可以跟随水面车辆编队。”

PingGuin 参与了 thyssenkrupp Marine Systems 的 Modifiable Underwater Mothership (MUM) 项目,其中 MUM2navigate 部分将见证 PingGuin 作为智能集群伴随 MUM 车辆的任务,形成自适应通信网络。该项目的最新阶段是创建一个可容纳 5-6 辆此类车辆的对接系统,并根据需要部署和回收它们以进行充电和数据交换。该项目从德国联邦经济事务和能源部获得了 1320 万欧元的资金。

EvoLogics 与德国 Helmholtz-Zentrum Heroen 研究所合作开发了另一种低阻力企鹅形车辆。作为 MOSES(地球系统模块化观测解决方案)(一种新型观测系统)的一部分,Quadrion 旨在成群结队地收集海洋涡流中的数据。它将携带快速海洋和太阳传感器的有效载荷,以测量温度、压力、氧气、电导率和荧光,并以高达 5 m/s 的速度移动 6-8 小时,下至 150 m。作为一个群体,车辆将逐层扫描水体,收集不同深度范围内物理水参数的地理参考数据。数据将通过地面基站传输到Hereon。 Bustamante 说,Quadroin 项目已经完成,车辆可以投入生产,预计明年第一季度。再次,五辆车一起进行了试验。

TDSX

总部位于佛罗里达州的坦帕深海探险队 (TDSX) 是为了参加壳牌海洋 Xprize 而设立的,尽管没有获得主要奖项,但它还是进入了总决赛的半决赛,在美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 挑战赛中获得第二名(一种可以在水下追踪生物或化学信号源头的车辆)并获得了 200,000 美元的奖金。这是用于继续车辆开发的现金——产生了直径 4 英寸、长 1m、空气重 12 公斤、深度 500 米的便携式梭子鱼 AUV。它还获得了 NOAA 的进一步资助,用于开发紧凑型水下激光雷达系统,用于 AUV 或其他便携式 AUV。

该团队由前墨西哥湾深海潜水员 Ed Larson 经营,他进入项目管理领域,但一直对机器人充满热情,尤其是水下机器人。他是亚特兰大爱好机器人俱乐部的一员,在 1990 年代,他有了开发深水车辆的想法。当壳牌海洋 Xprize 推出时,他决定去做,团队得到了坦帕黑客空间的大力帮助,拉森是其中的成员,可以使用木材和金属加工设施、26 名愿意帮助的人以及更广泛的 200 名专家来自程序员和金属工人。

“Xprize 的结果是我们看到了对手持便携式、可手持发射系统的需求,”Larson 说。 “深水的(对于 Xprize)大约 90 磅,这真的不容易运输。我们看到,商业上对迷你 AUV 的需求比大型 AUV 更大——已经有更大的 AUV,它们需要船员和起重机,而这需要一艘船,你开始赚到真正的钱。”Larson 说,Barracuda 的设计易于四处移动,然后以伪群体的形式运行,以提高数据收集速度。伪群意味着部署和编程多个系统以到达路点。然后,他们使用视觉辅助工具和 Nvidia GPU 进行障碍物检测和回避,因此如果两个即将发生碰撞,他们会被编程为相互避开。他说,GPU 还将支持用于搜索、查找或跟踪任务的图像识别。

拉森说,车辆本身很容易运输。 “它可以分解成一个行李袋,可以在几分钟内组装好,”他说。该车辆已在浅淡水和盐水中进行了测试,包括避障,并通过了 500 psi (300 m) 的测试。

Photo courtesy Tampa Deep Sea Xplorers (TDSX)

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