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又一大国重器将交付 “深海勇士号”有最强大脑

科普小知识2021-12-11 06:59:16
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央视新闻:本月30日,中国的4500米载人潜水器深水勇士号将被正式接受并交付使用,预计将在未来30年为海洋科学研究服务。深海战士拥有世界上最先进的控制系统,几天前正式发布。这意味着它将来可以用于各种潜水器,并为中国正在建造的万米级潜水器奠定基础。如果载人潜水器被认为是一种智能生物,那么控制系统就像生物的大脑和神经系统。它有多聪明?

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深海战士号控制系统开发项目的负责人朱普强说:“例如,潜水器可以很好地控制它在水下的姿态、如何向前运行、如何工作以及如何盘旋。另一个是它可以自己开车。例如,我的汽车也正在向无人驾驶或自动驾驶发展,我们的潜水器已经具备自动驾驶能力。”

又一大国重器将交付 “深海勇士号”有最强大脑

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中国自主研发的10000米级全深度潜水器预计将于2020年沉入世界海洋最深处的马里亚纳海沟。深海有10,000米深,黑暗,温度突然下降。潜水器必须承受每平方厘米1.1吨的压力。如何保证三名船员的安全是潜水控制系统中最关键的问题。首先,先进的避碰系统可以确保潜水器在深海航行中遇到障碍物时能够紧急刹车。此外,如果潜水器漏水,控制系统可以关闭液压系统,以保护潜水器的主体。

深海勇士号载人潜水器的驾驶员赵冰说:“对于一艘20吨的载人潜水器来说,在深海环境下,克服自身的大惯性和海流干扰,在海底达到正负20厘米的控制精度是一个非常具有挑战性的问题。我们反复设计和改进,最终验证了我们的控制系统和控制精度能够满足我们的设计需求。”

为了实现精确定位,甚至可以在海里捞出一根针。

除了自动驾驶、紧急制动和防止漏水之外,新一代潜水控制系统最具创新性的设计是它自己的导航,可以实现大海捞针。

深海战士号载人潜水器控制系统负责人朱普强说:“例如,我们去热液区,去冷泉区工作,或者我们做一个深海海底文化。我们把设备放在那里,我们都必须第二次或更多次到达那个位置。所以这就像大海捞针。”

一万米深的大海,浩瀚无边。经过三代技术创新,新型潜水控制系统终于实现了水下导航和定位。

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深海战士号载人潜水器的驾驶员赵冰说:“因为我是第22艘深海战士号的主要驾驶员,我们的任务之一是找到第19次潜水的标志,而我们当时掌握的信息只是部署时记录的坐标信息。驾驶潜水器在3500米的深度寻找这样一个直径小于50厘米的标记就像大海捞针。我们在以标记为中心的20米直径区域进行了一次往返蛇行搜索,最终我们依靠我们的导航和定位算法以及搜索策略成功找到了标记。”

自主开发的潜水超级大脑

又一大国重器将交付 “深海勇士号”有最强大脑

深水勇士号载人潜水器是由中国人独立开发和制造的。作为最复杂的设计系统,本地化之路并不平坦。用科学家的话来说,它只是靠摸石头过河。从第一代只能完成简单的操作,到拥有超级大脑,经历了16年。

深海战士载人潜水器控制系统负责人朱普强说:“第一代潜水器主要满足工程要求,也就是说,我完成了对最简单潜水器的控制。我要求潜水器移动、工作和潜水。因为我们的第一代也是第一代,这在中国以前是没有的。”

为了满足科学的需要,第二代潜水器控制系统已将深海地形图纳入其中,允许潜水器在深海中找到自己的方向。到了最新一代,它已经实现了许多先进的指令和功能,并创造了目前世界一流的潜水大脑和神经。

深海战士号载人潜水器的总设计师赵阳说:“在实际调试过程中,我们在最严重的时候无法收集到大量的数据,所以我们在现场花费了大量的精力来改进我们的接口模块,解决了上面出现的一些数据线的问题,最终将我们国内所有的设备连接在一起,实现了目前载人潜水器控制系统稳定、安全、可靠的运行。”