微型水下机器人对海洋探索有何影响？

　　地球海洋深处仍然是地球上最后的探索前沿之一，蕴藏着重要的资源和关键的生态系统。传统上，有两种无人潜水器被用于探索深海：遥控潜水器（ROV），通过通信和控制系绳与水面船只相连，由船上的飞行员操作；以及自主式水下航行器（AUV ），这种航行器没有绳索，可以在水下行驶，不需要操作员干预。这两种工具都是帮助人类收集水下数据的有前途的工具，也是改变包括海洋研究、近海工业、环境保护甚至国防在内的部门的有前途的工具。

　　随着气候变化，了解海洋的需求变得更加迫切，使用遥控潜水器和自主式潜水器收集数据开始面临独特的挑战。建造和维护它们的成本很高，而且通常需要大量专业人员来部署和回收。它们的大尺寸也给任务中的灵活性和机动性带来了挑战。具体来说，遥控潜水器受到其系绳长度的限制，需要不断的人工监督，影响了数据收集和勘探的频率和规模。

　　代表着一种范式的转变

　　发现了市场上的这一空白，我们开发了Hydrus，这是一款完全自主的水下机器人，它将多种技术小型化，为水下用户提供类似无人机的体验。这将微型自主式潜水器的概念引入了市场。

　　Hydrus通过使数据获取变得简单和容易，正在改变海底研究、检查、探测和分类。它的重量不到7千克，实际上是一个一体式（无束缚）自主解决方案，开箱即可使用。它可以由一个人发射和回收，减少了对昂贵的勘测船、船只、训练有素的操作员和潜水员的需求。它的紧凑自然意味着更简单的物流、最小的复杂性和降低的运营成本。这是一个关键的属性，考虑到海洋的变化速度正在加快，需要更多的知识来帮助人类分析海洋的状况。

　　开放海洋通道

　　考虑到水下的恶劣环境，Hydrus配备了先进的声纳、导航和通信系统。这使它能够在没有绳索的情况下完全自主地导航，利用物体检测和规避来实时调整任务。它配有一个4K 60 FPS相机，具有强大的照明，以确保最高质量的视频和摄影。通过人工智能图像处理系统，它可以动态平衡相机设置和照明，以补偿浊度。在相机无法使用的全混浊环境中，Hydrus仍然可以使用其声纳进行地图绘制。Hydrus还允许在没有特定知识或培训的情况下在几分钟内规划3D任务。

　　Hydrus在与澳大利亚海洋科学研究所（AIMS）的合作中展示了这种能力，该研究所位于澳大利亚东北海岸的热带海洋试验场，称为ReefWorks。任务是自主绘制海底的预定义区域，以寻找特定的兴趣点——在这种情况下，这些兴趣点是旨在代表水下地雷的隐藏物体。

　　通常，这种演习需要大量的费用和后勤复杂性。众所周知，水螅蛇必须在困难的热带水域中活动，模拟带来的潜在危险也加剧了这一问题。这反映了在危险和陌生环境中的真实世界搜索。

　　幸运的是，Hydrus是专门为解决这些问题而构建的。它的紧凑尺寸和自主能力使它能够快速而轻松地完成任务。它的设计还考虑到了具有挑战性的水域，使整个包装对悬浮沉积物和复杂的水流具有弹性。

　　在任务期间，Hydrus在水中设定的周界内自动遵循预定义的搜索模式。在执行搜索模式时，它的相机成功地识别了兴趣点，并捕捉到了目标物体的高精度图像。

　　从部署到回收Hydrus，整个过程不到30分钟。快速的周转时间允许团队再运行两次模拟。通过重复模拟，该小组观察到，在每次操作之间，类似地雷的物体在海底的位置发生了变化。这不仅突出了热带水域的复杂水流，还强调了如果作业只进行一次的潜在安全风险，这是传统系统通常预期的。

　　展望未来

　　十年前，水下勘测和数据收集完全是训练有素的专家用复杂昂贵的工具进行的领域。

　　微型水下机器人的兴起为更高效的海洋经济铺平了道路。

　　凭借降低的成本、简化的物流和强大的功能，微型自主式潜水器正在使全球社区更容易获得海洋数据，并扩大海洋勘探，为科学、工业、环境和整个社会带来深远的利益。

　审核编辑：黄飞