珊瑚为什么是违禁品，ROV水下机器人：定义、历史及其在海洋探索中的重要作用

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    什么是 ROV ?1.ROV的定义

    ROV 是一种可远程操控的水下机器，它也被称作水下无人机或水下机器人。因为人类身体条件存在限制，很少有潜水员能够下潜到 100 米及更深的地方。载人潜器的制造既昂贵又困难。所以在没有 ROV 的情况下，人类在海洋中进行探索和工作的能力会受到限制。而 ROV 的出现，使得人类无需亲自下水就能够探测神秘的海底世界。

    2.ROV的历史简述

    世界上第一台 ROV 是“”。它由法国潜水设备和摄像先驱迪米特里·雷比科夫（）于 1953 年制造。这台 ROV 是用带有缆绳的潜水滑板车改装而成的，并且可以在水面上对其进行控制。

    世界上第一台ROV——the

    美国海军于 20 世纪 60 年代开始运用 ROV 来回收水下设备，并且一直推动着该技术的发展。到了 20 世纪 80 年代，世界上存在着 500 多辆 ROV，其中有许多被运用到了商业领域。从那个时候开始，ROV 在众多行业中都较为常见，全世界有成千上万的 ROV 正在被使用着。

    3.ROV系统的基本组成部分

    ROV 为了满足不同需求而有各式各样的形状和大小。它们的基本组成部分是相同的。

    ROV的基本组成部分

    推进器

    运动控制方面，推进器是借助电力或液压来驱动螺旋桨，以此为载具提供动力，进而实现运动控制。通常情况下，大部分 ROV 都是依靠多个推进器来进行多方向的运动。

    水下相机

    为操作员提供当下的环境图像。若操作员不需要下水，那么 ROV 上所装载的水下相机就充当了操作员在水下的“眼睛”。所以，相机必须具备能够提供低延迟图像的能力，以便及时传达有效信息。

    水下灯

    为水下相机提供照明。因为太阳光线在水下会迅速消失，所以许多 ROV 需要在完全黑暗的环境中工作，而这就需要水下灯来为相机提供照明。

    脐带缆

    提供电力，或者进行信号传输。因为无线电波在水中不能远距离传播，所以当下的无线通信技术无法满足 ROV 的操作需求。在这种情况下，就需要脐带缆来实现地面与 ROV 的通信，有些本身没有电源的 ROV 也需要脐带缆来提供电力。

    框架

    提供一种结构，它可以附加推进器，还可以附加水下相机、水下灯、脐带缆以及 ROV 的其他组件，比如机械臂等。大部分的 ROV 采用开放式的矩形框架，这种结构便于构建和修改。然而，也有一些 ROV 采用高度专门化的框架，这样做是为了减少拖拽、改善外观或者执行特殊任务。

    操作控制平台

    使用遥控器对 ROV 进行远程操作控制。通过 ROV 传回来的实时画面，来实施远程操作控制。

   

    大型科学 ROV 的控制室如左图所示；小型便携式 ROV 的移动控制系统如右图所示

    大部分 ROV 除了具备上述几个基本的组成部分之外，还装有传感器，还装有机械臂，还装有采样设备，还装有声呐。

    4.ROV的应用

    ROV的用途十分广泛，以下就是ROV一些最常见的应用。

    探索和科学领域的ROV

    海洋是地球上最辽阔的地方之一，同时也是最神秘的地方之一。海洋的平均深度超过 4000 米，也就是 13000 英尺。当你了解到使用载人水下潜行器到达那个深度所面临的挑战时，就会明白海洋为何如此神秘。当你了解到使用无人水下潜行器到达那个深度所面临的挑战时，就会明白我们对海洋的探索为何如此之少。ROV 是对海岸浅滩到海洋最深处进行探测研究的工具之一。它被世界领先的研究机构用于拍摄、测量、分类和了解海洋生物与环境。例如伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）、蒙特雷湾水族馆研究所（MBARI）、施密特海洋研究所（SOI）等机构都在使用它。

    研究船上用于拍摄海洋深处的ROV ()

    近年来，这些组织中的部分组织已经借助直播向公众展示了它们 ROV 的下潜过程。以下是一些较为受欢迎的直播：

    在 R/V（Ocean）上的 ROV 进行直播。

    在 R/V（海洋信托号，鲍勃博士）上通过 ROV 进行直播。

    这些直播并非一直处于进行状态，然而它们的更新较为频繁，是值得您进行观看和收藏的。

    通过一个装有水听器传感器的来记录珊瑚礁上的声音

    STEM教育和学术研究领域的ROV

    第一届 OI 中国水下机器人大赛（2013）

    ROV 通过竞赛形式得以展现，ROV 走进课堂让其得到普及，机器人的程序编写也使其应用广泛。ROV 在 STEM 教育以及其他学术研究领域的应用如今十分热门。ROV 具有独特的构造和操作方式，将物理、科学、工程、编程、海洋学和生物学等学科融合在一起。ROV 工具包和课程是非常宝贵的课堂工具和学习经验。高中及以上的学生可以参加许多水下机器人竞赛，这些竞赛要求学生设计并构造 ROV。以下是一些最为受欢迎的水下机器人比赛：

    MATE ROV 拥有超过 800 个团队，有 6000 人参与，并且涉及 36 个方面。

     ,  by AUVSI and the US Navy

      ,  on   

     AUV  (SAUVC),  on   

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    ROV 时常被应用于大学的海洋生物学相关研究、海洋学相关研究以及自主系统开发研究。推动水下机器人技术与应用不断发展，把 ROV 改造成自主水下机器人（AUV），能给我们提供一个更优的途径去对海洋进行探索和研究。

    一个在伍兹霍尔海洋研究所学习自主的 !

    用于水下检查的ROV

    ROV对船舶螺旋桨的例行检查

    ROV 最常见的商业应用为用于水下检查。大型 ROV 常被用于海洋油气和海上风电方面的检查，小型 ROV 广泛应用于水产养殖、基础设施检验、水箱检验、船体检验、管道检验、污水处理检验以及商业潜水等领域。使用 ROV 能够让枯燥、肮脏且危险的工作变得更快、更干净且更安全。

    用ROV检查水产养殖业中的阻隔网

    用于搜救和港口安全的ROV

    ROV 时常被警察和消防部门运用在搜索与救援任务当中。它会去寻找失踪的人，以及失踪的船、汽车等。同时，它还会去寻找其他任何沉没的物体。当与机械手配合使用时，它们能够用来找回物品，甚至是受害者。

    用于南京水域消防救援的ROV

    用于淳安应急公益救援的ROV

    ROV 被军方用于检查水下基础设施，也被港口安全部门用于检查水下基础设施。ROV 被用于寻找违禁品，ROV 被用于寻找爆炸装置等。使用 ROV 后，能够在不危及人类潜水员安全的情况下完成这些任务。

    ROV的其他应用

    上述为 ROV 的一些常用应用，ROV 存在诸多其他应用。若你有兴趣深入探究，这里有一些较为受欢迎的链接！

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    ROVs used  to    on other

    用于跟踪潜水员并拍摄他们的ROV