Blueye：让 ROV 实现自主
挪威科技大学海洋技术系博士生 Leonard Günzel 目前正在领导一个新项目，旨在让 Blueye 水下机器人 (ROV) 实现自主操控。该项目的目标是消除与 Blueye 地面单元 (Surface Unit) 连接的系绳，使 ROV 能够独立于海底的对接站进行操作。
Blueye ROV 通过系绳连接，确保无人机与操作员之间快速、稳定、可靠的通信。系绳可将实时数据直接传输到水面，为操作员提供精确、安全的水下操控所需的实时视频和传感器数据。此外，控制信号也通过同一根系绳向下发送到 ROV，使操作员能够持续调整方向、速度和摄像头角度，确保始终完全控制无人机。
系留系统还提供了简单的设置，无需复杂的无线解决方案或外部基站。该系统移动灵活——几乎可以在任何地方使用，无论是在岸上、船上还是码头。
该系绳还能确保稳定的电力和信号传输，在苛刻的水下环境中提供更高的可靠性。
系绳也是一种可靠的安全措施。如果与 ROV 的连接丢失，可以随时通过系绳手动拉回。
Leonard Günzel 与科考船 Gunnerus 上的对接站。© Leonard Günzel
与自主水下航行器 (AUV) 相比，遥控潜水器 ( ROV ) 需要水面操作员来控制无人机。将 ROV 改装为 AUV 可以为水下作业开启新的可能。自主航行器可在无人持续监督的情况下执行任务，从而使无人机更加高效、经济，并能够在具有挑战性的环境中长时间作业。
Günzel 拥有航海技术和电气工程背景，但他对机器人技术的热情源于在世界各地海洋机构担任研究助理和实习的经历。在此期间，他积累了应用水下机器人、图像分析和传感器开发方面的经验。
经过数月的模拟和系统开发，Günzel 与博士同事 Ambjørn Waldum 和 Gabriele Kasparaviciute 以及八名硕士生，在特隆赫姆峡湾成功完成了首次现场作业。此次现场作业与挪威科技大学 (NTNU) 的大型遥控潜水器 Minerva 合作进行，标志着自主水下系统的一项重要技术进步。此次测试首次证明了像 Blueye X3 这样的紧凑型遥控潜水器能够自主作业。
项目团队进一步开发了水下无人机以及长期自主水下作业所需的必要基础设施。这意味着无人机必须能够在100至500米的距离内精确导航，并返回位于海底的对接站。这需要使用USBL系统（超短基线），该系统与AUV上的调制解调器进行通信。USBL系统结合了多个传感器，用于确定声源的方向和距离。
就本博士项目而言，其目标是开发自主能力，因此与无人机控制系统的直接集成至关重要。大学、研究人员和系统集成商可能需要将无人机嵌入到更大的系统中，或通过第三方软件进行控制。为了支持此类用例，Blueye 提供了一个控制接入点——Blueye SDK。该 SDK 是开源的，可在pypi.org上获取，它使开发者和学生能够构建自定义控制算法、自动化任务并探索水下机器人的新应用。
Blueye X3 配备定制“Odenwald”框架、多光束、USBL 和额外计算功能。© Leonard Günzel
项目团队希望这能为未来的研究奠定基础，涵盖节能勘测、多机器人协作、循环基础设施检查以及完全自主任务等诸多领域。Günzel 对进一步探索态势感知和感知尤为兴奋，作为项目经理，他期待着下学期的到来，届时的目标是彻底摆脱束缚。
该项目是SAFEGUARD计划的一部分，以挪威科技大学（NTNU）多年的研发成果为基础。NTNU VISTA水下自主机器人操作中心（CAROS）在开发必要的基础设施和支持系统方面发挥了核心作用。
