扬州第三代水下机器人宣告“出世”

“擎天柱”，威风凛凛的汽车人领袖，“威震天”，邪恶的外星飞船……前不久上映的《变形金刚》中，机器人大战令人目不暇接。尽管机器人上战场更多的还是想象，现实生活中，机器人已越来越多地进入我们的生产生活。

　　8月15日，扬州大学研制第三代“遥控水下机器人”宣告“出世”。它不但能在水下自由“行走”，还能通过“手脚”自由探测，然后把“看到”的水下情况及时传输到地面的便携式电脑中，由操作人员进行远程遥控，从而代替潜水员进行深水作业。更为可贵的是，它的操作程序简单，售价仅为进口同类产品的1/3，具有很广泛的实用范围。


　　外观：大脑袋的小东西

　　扬州大学水利学院实验室，杨小令老师指着桌上一只有着明黄色大脑袋、黝黑“手脚”的小东西告诉记者，这就是他们研制的“第二代水下机器人”。它重15公斤，长0.51米、宽0.38米、高0.32米，最大下潜深度可达100米，最大移动速度0.2米/秒，最大可视距离（清水）6米，清晰度420线（彩色），机械手能抓取3公斤的重物。

　　记者看到，这款机器人整体呈椭圆形，透过有机玻璃罩可见机身内有一个摄像机和探照灯。机身旁各有一黑色圆柱，圆柱上有很多圆孔，机身下是黑色的“支撑腿”。据介绍，黑色圆柱是水下机器人的推进器，圆孔是用来排进水的，“支撑腿”就是它的“脚”。记者用手掂了掂，双手用力才能把它举起来。

　　据杨小令介绍，他们研制的水下机器人并没有严格的“辈分”区分，人们习惯于把最新研制出来的机器人定为第三代。遗憾的是，因为“第三代水下机器人”暂时没有存货，记者没有亲眼见到。但杨小令表示，第三代和第二代的外表完全相同，不同的是第三代可以在浑水中作业。


　　脚印：已经传至第三代

　　■第一代水下机器人：效果不错

　　2004年，国内水下机器人多是国外产品，沈阳自动化研究所出产的金鱼系列价格也高达好几十万，一般单位很难承受。当时还是学生的杨小令想，能不能研制出一种既实用又便宜的水下机器人呢？

　　当年5月，杨小令和仓义东、朱魏玮、郭军3位同学组成了一个水下机器人研发团队。没有经验，就从模仿国外先进的水下机器人开始；没有经费，学院和老师们解囊资助；学院还专门腾出了一间实验室。由于白天要上课，研制工作只能在晚上进行，经常一干就到了半夜。终于，2004年11月，扬州大学研制的第一代水下机器人诞生了。其整个机身是个正方体，每面有一组推进器。让同学们遗憾的是，机器人的样子有点笨拙。

　自己研制的水下机器人实际应用效果怎么样？2004年12月，研制小组听说扬州市政公司正在进行古运河整治工程，立即拿着样品毛遂自荐。经机器人水下拍摄，运河里桥墩被撞后受损情况图像清晰地传回了电脑，市政公司工作人员非常满意。

　　■第二代水下机器人：小巧耐用

　　首战告捷，杨小令他们立即投入第二代水下机器人的研发。为了减少水的阻力，需要把第一代正方体的机型改变成流线型，推进器也必须减少，最后确定在机身两侧各安一个。

　　推进器减少了，成本跟着下来了，但又出现了新的问题——发动推进器时，机身容易发生倾斜。杨小令说，这个问题困扰了大家很久，后来他突然想起直升飞机的螺旋桨工作原理——一个正转，另一个反转，不仅让直升飞机飞起来，还能保持平衡。推进器尝试引进这一原理后，问题迎刃而解。

　　水下机器人的密封情况也是一个难题。为了防水，机身必须完全封闭。但如果采用原始的推进器，因电机和叶轮之间有一个轴承，很难做到密封。一番钻研后，研制小组采用密闭式磁力传动技术，将轴承取消，取而代之以两块磁铁，另两块紧贴在推进器的内壁，通过电机的转动带动磁铁的转动，并与电机外的磁铁产生一个磁力来带动叶轮的转动。

　　水下机器人当然不能漏水，但即使已经发现机器人在水下出现漏水，一旦出水，光靠眼和手也很难找到漏水的缝隙。后来，研制小组想到了自行车的气门芯。把它安装在机器人的“肚子”下面，这样只要给机器人打气，就很容易发现哪里漏水了，此举还同时提高了机器人在水里的抗压能力！

　　第二代水下机器人研制成功后，获得了第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖。其磁力传动、推进器射流冲刷、零半径转弯、纵倾姿态调节等技术受到了中国科学院沈阳自动化研究所张艾群研究员和江苏省水利厅教授级高级工程师周君亮院士好评，并认为该机器人设计构思巧妙，简单实用，而且成本较低，应用前景很大。

　　■第三代水下机器人：经济实用

　　研制第三代水下机器人则主要是为了推广使用。

　　针对中国实际水域情况，市面上有清水型和浑水型两种机型。浑水型水下机器人比清水型多了一个声纳系统，通过声纳发出的声波将浑水中的情况形成图形反映到电脑里，操作人员就可以通过图像进行作业。但购买一个声纳系统极大地增加了机器人的成本。

　　杨小令决定自己做一个声纳系统。一年多后，他终于如愿以偿。目前，其第三代水下机器人售价仅5万元。而国外同类型的水下机器人刚卖到中国时售价35万元，现在其售价还有15万元。杨小令希望自己研制出的机器人以优良的性价比，夺回国外公司在中国占据的市场，并促进中国水下机器人行业的发展。
目前，已经有3个外地买家正在试用杨小令他们的产品。为了能够批量生产，杨小令他们开始设计水下机器人的模具。目前，第四代水下机器人也已列入研发计划。