電動觀測云臺與作業(yè)機(jī)械手位于“奮斗者”號的前部
沈陽自動化所海試隊員
近日，“奮斗者”號全海深載人潛水器順利完成萬米深潛試驗(yàn)，創(chuàng)造了10909米的中國載人深潛新紀(jì)錄，并多次在馬里亞納海溝完成深潛作業(yè)，獲取了大量生物、地質(zhì)等深淵海底樣品。“奮斗者”號是“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)的核心研制任務(wù)，由中國船舶集團(tuán)第七〇二研究所牽頭研制，沈陽自動化所負(fù)責(zé)潛水器核心的控制系統(tǒng)研制工作。沈陽自動化所自主研制的智能化控制系統(tǒng)、電動觀測云臺以及主從伺服液壓機(jī)械手等全海深技術(shù)裝備，有力支撐了“奮斗者”號實(shí)現(xiàn)高精度航行控制、全景科學(xué)觀測、高精準(zhǔn)作業(yè)取樣等功能。
針對深淵復(fù)雜環(huán)境下大慣量載體多自由度航行操控、系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行等技術(shù)難題，“奮斗者”號控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)與模型預(yù)測的在線智能故障診斷、基于在線控制分配的容錯控制以及海底自主避碰等功能，提高了潛水器的智能程度和安全性；采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的算法實(shí)現(xiàn)了大慣量載體貼海底自動匹配地形巡航、定點(diǎn)航行及懸停定位等高精度控制功能，其中，水平面和垂直面航行控制性能指標(biāo)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。
兩套主從伺服液壓機(jī)械手具有7個關(guān)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)6自由度運(yùn)動控制。在近2米的最大伸展長度下，持重能力達(dá)到65公斤，能夠覆蓋采樣欄及前部作業(yè)區(qū)域，具有強(qiáng)大的作業(yè)能力。突破了超高壓密封技術(shù)及超高壓油液環(huán)境驅(qū)動與控制等技術(shù)。機(jī)械手在深淵海底順利完成了巖石、生物抓取及沉積物取樣器操作等精準(zhǔn)作業(yè)任務(wù)，填補(bǔ)了我國應(yīng)用全海深液壓機(jī)械手開展萬米作業(yè)的空白；兩部電動觀測云臺，突破了超高壓環(huán)境下高精度傳動控制，高緊湊度一體化設(shè)計等技術(shù)，能夠搭載多部科考設(shè)備實(shí)現(xiàn)全向水下觀測，為深淵科學(xué)研究提供了全場景觀測資料。
沈陽自動化所派出了趙洋、趙兵、孟兆旭和趙詩雨4人參加了此次海試任務(wù)。趙洋作為“奮斗者”號副總設(shè)計師、控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)人，執(zhí)行了創(chuàng)記錄的萬米深潛任務(wù)。趙兵作為主駕駛試航員承擔(dān)了多個關(guān)鍵潛次試驗(yàn)任務(wù)，也成功下潛到了萬米海底。孟兆旭擔(dān)任監(jiān)控軟件設(shè)計師，負(fù)責(zé)潛水器水面監(jiān)控軟件編程工作。趙詩雨擔(dān)任控制硬件設(shè)計師，負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計、調(diào)試與保障工作。
隨著我國深?？瓶歼M(jìn)入萬米時代，對深海技術(shù)裝備提出了更高的要求。沈陽自動化所面向國家重大需求，堅持自主創(chuàng)新，在潛水器和關(guān)鍵部件研發(fā)方面持續(xù)取得重要進(jìn)展。今年5月，沈陽自動化所牽頭研制的“海斗一號”全海深自主遙控潛水器在馬里亞納海溝成功完成其首次萬米海試與試驗(yàn)性應(yīng)用任務(wù)，填補(bǔ)了我國萬米級作業(yè)型無人潛水器的空白，通過自主研發(fā)的全深海電動機(jī)械手開展了萬米科考作業(yè)任務(wù)。“海斗一號”的研制工作為“奮斗者”號智能化控制系統(tǒng)和全海深液壓機(jī)械手研制提供了有力的技術(shù)支撐。沈陽自動化所在全海深平臺研制、控制與作業(yè)技術(shù)研發(fā)能力的不斷進(jìn)步，為我國全面進(jìn)入萬米科考新時代奠定了堅實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
