近年來,自主水下機(jī)器人 (autonomous underwater vehicle,AUV)  一直是水下機(jī)器人(unmannedunderwater vehicle,UUV) 領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于海洋科學(xué)研究、海洋資源調(diào)查和海洋安全保障等領(lǐng)域.在國(guó)家和有關(guān)部門的支持下，中國(guó)深海 AUV 在技術(shù)上取得了重大突破，開展了大規(guī)模航空應(yīng)用，在各種深海資源調(diào)查領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用. 本文簡(jiǎn)要介紹了國(guó)外深海 AUV 研究現(xiàn)狀和應(yīng)用成果，展望中國(guó)深海 AUV 未來發(fā)展趨勢(shì)。近年來，世界各國(guó)越來越重視水下機(jī)器人 (unmanned underwater vehicle,UUV) 的發(fā)展已廣泛應(yīng)用于海洋科學(xué)研究、海洋工程作業(yè)和國(guó)防軍事領(lǐng)域.通常水下機(jī)器人可分為 自主水下機(jī)器人(autonomous underwater vehicle,AUV)、電纜遙控水下機(jī)器人 (remotely operated vehicle,ROV) 和自主/遙控水下機(jī)器人 (autonomous & remotely operated vehicle,ARV).

AUV 自帶能源獨(dú)立航行，可執(zhí)行廣泛的探測(cè)任務(wù)，但操作時(shí)間、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、操作能力有限； ROV 依靠臍帶電纜提供動(dòng)力，水下作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和作業(yè)能力強(qiáng)，但作業(yè)范圍有限 [1]；ARV是一種兼顧 AUV 和 ROV 混合水下機(jī)器人 [2]，結(jié)合 AUV 和 ROV 的優(yōu)點(diǎn)是自帶能源，通過光纖微纜實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)大范圍的探測(cè)，還可以實(shí)現(xiàn)水下定點(diǎn)的精細(xì)觀測(cè)，還可以攜帶輕作業(yè)工具完成輕作業(yè)，是一種信息 AUV向作業(yè)型 AUV 發(fā)展過程中的新型水下機(jī)器人. 20世紀(jì)50年代 University of Washington 開發(fā)世界上第一臺(tái) SUPV (self propelled underwaterresearch vehicles)以來,AUV 的發(fā)展經(jīng)歷了60 多年的歷史. 20世紀(jì) 90年代末，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和電子技術(shù)的日益成熟，AUV 進(jìn)入快速發(fā)展階段，一批有影響力的 AUV 在包括美國(guó) 在內(nèi)的成功開發(fā)和應(yīng)用ABE[3，4]，英國(guó) Autosub-1 [5]，加拿大 Theseus中國(guó)的 探索者 號(hào)，中國(guó)和俄羅斯聯(lián)合開發(fā)的 CR-01”. 進(jìn)入 21 世紀(jì)，AUV 技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，商業(yè)化 AUV 不斷涌現(xiàn)，如美國(guó) Hydroid 公司的 Bluefin 系列 AUV Kongsberg 公司的 REMUS 系列 AUV [9] 和 HUGIN系列 AUV [10]，美國(guó) Teledyne 公司的 Gavia 系列 AUV [11]標(biāo)志著 AUV 進(jìn)入大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用階段. 深海 AUV 沒有嚴(yán)格定義工作深度。本文涉及的深海 AUV 指潛深 4500 m 及以上的 AUV.

一、國(guó)外AUV研究成果

深海 AUV 技術(shù)一直是 AUV 近年來， 與 一起AUV 國(guó)際上深海技術(shù)的不斷進(jìn)步AUV 數(shù)量也在逐漸增加. 深海 AUV 通常具有良好的流體形狀，如魚雷形、垂直扁平形等， 降低其航行阻力，提高其耐久性； 考慮到不同的檢測(cè)需求， 以單體、雙體和三體的形式布置載體； 可配備聲學(xué)、光學(xué)和海洋環(huán)境測(cè)量載荷， 可執(zhí)行各種檢測(cè)任務(wù).一批國(guó)外影響力的深海 AUV 在最近的海上作業(yè)中發(fā)揮了重要作用， 主要包括： Kongsberg 公司生產(chǎn)的 REMUS 6000 [9]、美國(guó) Hydroid 公司開發(fā)的 Bluefin南安普頓國(guó)家海洋中心 (NOC) 研制的 Autosub 等等. 其中, REMUS 6000 和Bluefin-21 是世界上成熟的商業(yè)化 AUV, 前者在 2010年成功搜索了法航 447 發(fā)動(dòng)機(jī)殘骸[9](圖片 1(a)), 后者參與了 2014 年馬航 MH370 搜索工作 (圖 1(b)). Autosub 6000 在印度洋熱液區(qū)也多次執(zhí)行科學(xué)調(diào)查任務(wù) (圖 1)(c)). 美國(guó)伍茲霍爾 (WHOI) 研究所開發(fā)的 SeaBed AUV [13](圖 1(d)) 和ABE [14， 15](e)) 均采用分體式結(jié)構(gòu)布局， 海底地形測(cè)繪多次在洋中脊熱液區(qū)進(jìn)行， 拍攝了大量照片. Sentry AUV 有一個(gè)垂直的扁平形狀， 配有一個(gè)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器， 可以模塊化改變各種檢測(cè)載荷來執(zhí)行不同的檢測(cè)任務(wù) [16～19]

二、中國(guó)深海AUV研究現(xiàn)狀

 自20世紀(jì)90年代初以來，中國(guó)一直圍繞深海資源探索和海底目標(biāo)搜索的需求AUV 開發(fā)工作. 20世紀(jì)90年代中期， 中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所與國(guó)內(nèi)相關(guān)單位成功開發(fā)了中國(guó)第一個(gè) 1 臺(tái) 1000米 探索者 AUV. 在此基礎(chǔ)上， 聯(lián)合國(guó)率先與俄羅斯合作，成功開發(fā)了中國(guó)第一 臺(tái) 6000 米級(jí) CR-01” 以及“CR-二型深海 AUV, 其中 “CR-01 成功應(yīng)用于太平洋多金屬結(jié)核病調(diào)查， 達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平. 十二五 期間，在國(guó)家海洋局和中國(guó)科學(xué)院的大力支持下， 沈陽自動(dòng)化研究所建立了 潛龍 系列深海 AUV AUV 兩個(gè)技術(shù)體系， 潛龍系列 AUV 主要用于深海資源勘查， 主要包括: 6000米級(jí) 潛龍一號(hào)、4500米級(jí) 潛龍二號(hào) 、潛龍三號(hào)； 探索 系列 AUV 主要用于海洋科學(xué)研究， 主要包括: 探索 100、探索 1000、探索4500、 探索 4500、 4500米深海 AUV, 主要用于冷泉區(qū)科學(xué)調(diào)查. 也 十二五 期間， 哈爾濱工程大學(xué)完成了 1000米級(jí)智水 -IV 天津大學(xué)完成了 2000米級(jí)海底勘測(cè) AUV 研發(fā)[20].與淺水 AUV 動(dòng)力下潛方式不同， 為節(jié)能， 中國(guó)深海 AUV 通過無動(dòng)力下潛到海底。