基于水声定位与图像跟踪识别的智能水下无人潜器获“挑战杯”二等奖

哆啦a梦的口袋

拥有流线形的结构设计，装载自行研制的推进器，受自主开发的人机交互软件控制，它能在水中自由穿梭；装配了前视俯视两个CMOS数字摄像头、四个对角安放的水听器、一个四自由度机械手，它既能探测水下环境，又能完成水下作业任务。它的名字叫“基于水声定位与图像跟踪的智能水下无人潜器”。在第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛决赛中，我校贾献强、董焰、赵龙、康乐、孙钜洋、唐圣护、王九思等9名学生组成的E唯协会水下机器人团队凭借此项作品获得二等奖。

    基于水声定位与图像跟踪的智能水下无人潜器是一种工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人类完成高难度任务，最大潜深为100米。它装配了耗能低、效率高、转动稳的永磁式平面磁传动推进器，以及水声探测、图像跟踪识别、惯性导航等先进技术。其中，自行研制的推进系统保了证机器人的动力特性并且极大地降低了制作成本；自主设计的人机交互式图形上位机操作界面使操控更直观、简便、高效；前视摄像头、俯视摄像头组成的双目定位系统可获得多方位的图像信息。

这种创新设计的多样性也造就了水下机器人的多样性功能。这位“水下工作者”可以广泛应用于水下环境探测，将采集到的水下信息进行存储、分析并上传，达到实时监测水下环境的效果。它也能完成多项专业化水下任务，如输油管道检查、船体检修、航道排障、矿产探测、水下考古、水下搜救、过滤清理污染水体、管道维护等。

   “21 世纪是人类向海洋大进军的世纪。我国海域辽阔，海洋资源丰富，并且随着陆地资源的不断萎缩，开发海洋资源更为紧迫，这使得发展水下机器人意义更加重大。基于水声定位与图像跟踪识别的智能水下无人潜器能够在极端环境下自主完成一系列高难度任务，充分体现了水下潜器的自动化和智能化”，指导教师李海波告诉记者。

    “在机器人的研制过程中，从方案制定到原材料选择，从着手制作到下水调试，每一步都充满着挑战”，队长贾献强在采访中说道。水下机器人的研制需要自动控制、机械设计与加工、传感器、水下通讯、图像处理等多学科知识的交叉融合，而这个由信通、船舶、自动化、水声等4个学院的多学科人才组成的团队恰好解决了这个问题。另外，在学校的支持和老师帮助下，团队克服了本科生专业知识不足、室外调试环境艰苦等困难，深入开展研究，在水声探测、图像跟踪识别、惯性导航方面取得了一定的成绩。