海底IMR移动机器人

图片：塞班

图片：海洋探险

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无人海上系统（UMS），尤其是自动水下航行器（AUV），对于商业应用并不陌生。现在已经可以接受AUV和随后的无人水面工具（USV）对海底的调查。 UMS技术正在进入新的商业领域，尤其是检查维护和修理（IMR）。尽管没有完美的定义，但是可以按照以下方式查看这些任务：

• 检查是检查结构（也许是管道）以确定其状况的任务。
• 维护是一项日常工作，涉及与结构的相互作用，例如转动阀门或插入导线。
• 维修通常是一项重大的干预措施，例如更换损坏的管道。

传统上，这些任务属于工作级远程操作车辆（ROV）和它们所依赖的大型海上支援船（OSV）的领域。但是时代在变。

如今，有许多用于IMR的新机器人方法，所有这些方法都逐渐破坏了传统技术。范围从新颖的ROV部署概念到“驻留”在海底的无人系统，范围包括新颖的机器人外形和商业模型。尽管有令人振奋的发展需要讨论，但它们主要集中在检查和维护上。目前，维修仍是OSV支持的大功率和人工操作繁重的ROV领域。但是“ I”和“ M”行业大约占整个IMR市场的一半，并且发展迅速。

ROV的新方法

当前做法中最明显的变化就是拆除舰船。合理的第一步是用一艘USV代替一艘昂贵的大型载人船。一些参与者已经证明了这种方法。在以国防为重点的演示中，Teledyne Seabotix ROV是由Marine Advanced Research WAM-V USV操纵的。在商业实践中，SAAB ROV得到了L3 ASV C-worker USV的支持。在这些配置中，目标主要是检查。通过无线电或卫星遥测技术连接的岸上操作员可以使用组合系统检查建筑物或海底。轻度干预是可行的，但通常所涉及的ROV缺乏进行核心海上维护任务的物理能力。此类操作通常以小时或几天为单位进行度量，但并非旨在持久。

信誉：L3 ASV另一个吸引人的概念是将ROV安装在固定位置。可以将其连接到大型设备，以提供电源和数据连接回岸。它也可以通过浮标连接以进行遥测，并依靠电池供电。无论哪种情况，ROV现在都可以固定在现场，而不必依靠昂贵的船只来支撑。这是一个引人注目的价值主张，但它需要对ROV可靠性进行大量投资。传统上，ROV通常在甲板上进行维护和保养。为了确保生产率，通常会在船上搭载多个ROV。在更固定的长期运营概念中，这种方法不可行。工业界已经接受了这一挑战，领先的参与者已经开发出新的ROV产品。 Oceaneering开发了他们的e-ROV，并在早期试验中看到了积极的结果。 Saipem同样在这一领域进行了大量投资。他们的Hydrone-R车是近两年发展的结果。它正在2019年夏季从原型开发过渡到海上试验。

海底居民系统
无需船只就可以运行数小时或数天的ROV的自然演变是驻留在海底而无绳的车辆。 SAAB的Sabertooth一直是该领域的领导者，首先是在2016年底在休斯敦的中性浮力实验室进行了广泛引用的演示。这表明，自由游泳的AUV既可以自主检查和运输，然后进行干预，从而转动阀门机构。后面的步骤是在手动控制下使用高带宽无线遥测进行的。

从那以后，其他人进入了这个空间。海洋工程公司推出了他们的Freedom载具。该系统设计为多角色，能够执行调查和检查任务。它打算放在安装在海底站点上的扩展坞中，然后返回充电。此类系统的构想将被安装并在海底放置数月。它结合了使ROV可靠的机械工程挑战以及长期可操作性所需的软件。这些技术概念正在慢慢发展，Oceaneering的解决方案已迅速发展以提供市场选择。

无线海底驻留车辆的愿景非常强大。但这仍然是未来的愿景。如今，即将束缚海底居民车辆的长期部署迫在眉睫，尤其是Eelume，这是一种水下机器人，模糊了AUV和ROV之间的界线，同时采用了支持模块化和机动性的独特架构。看起来像鳗鱼的名字一样，这项技术已经开始进行海底作业的海上验证试验。 Eelume海底居民系统已部署在360 m的挪威科技大学水下测试点。 2019年5月，在特隆赫姆（Trondheim）海上水域进行了部署。Eelume机器人通过一个对接车库部署到海床，用于在水下测试现场执行许多检查和光干预任务。在今年晚些时候在特隆赫姆进行了进一步的测试和配置试验之后，计划在埃斯诺尔的Åsgard海底生产现场部署前两个海底居民Eelume系统。这两个机器人系统将配置为执行检查任务和干预任务，包括扭矩工具阀操作。这些首批在海底居住的Eelume系统将以电池供电的束缚控制模式运行，但预计在年底之前将展示无束缚运行。

信用：Eelume 保持“联系”
为了支持AUV的广泛无系链操作，必须提供与系统的无线连接。声学调制解调器可用于远程连接，但带宽有限。光学系统可以提供更为坚固的带宽，但范围有限。集体系统可以为应对这一挑战提供一种方法。 Sonardyne的全球业务经理Ioseba Tena说得很好：“在Sonardyne，我们一直在演示导航和无线通讯基站，配备了声学和自由空间光学调制解调器，能够提供位置更新和实时飞行员控制。这些将被战略性地放置在井，歧管等区域，在这些区域，人为干预将有助于减轻风险并改善运营。它们将使我们能够在实时流视频和操纵杆命令中与车辆交互，就像我们在海上一样。”这种方法可以使无线车辆在更远的地方操作，同时仍与操作员保持密切联系。

新机器人，新商业模式
休斯顿机电一体化公司的Aquanaut扩展了IMR不受限制的海底机器人的视野。该转换系统既可以在AUV模式下进行测量和运输，也可以在ROV模式下进行更紧密的检查和操纵。 Aquanaut的目的是使系统到达作业现场并使用其自身的机载智能来执行诸如阀门操纵之类的任务。操作员将仅使用高级监督控制来检查系统状态并发出任务命令。这个概念挑战了技术和商业惯例。

Aquanaut的转换能力是令人印象深刻的机械发展。但是传感和软件工程的发展同样重要。培训机器人系统来感知，理解和参与复杂的海底环境是一项重大挑战。假设工程师成功，就会出现业务挑战。 Aquanaut被设想为一种IMR随叫随到服务，无需昂贵的船只即可在需要的时间和地点提供必要的活动，就像乘车共享服务按需提供运输一样。这是方法的显着变化，并且可能从根本上改变IMR的经济学。

实现这一愿景将要求工程师不仅开发技术。他们将必须向主观操作人员证明其可靠性。律师和会计师将不理解该守则，只有通过连续的示威和向完全自主的IMR操作环境的逐步进步才能使他们信服。结合离岸运营商和管理人员的话，“闪亮的机器人”才能做到这一切将是一个“漫长的征途”。