中國有了水下檢測機械人 水下檢測機械人 「深海醫師」護駕海上風電塔 

哈工程大學攻克多重技術難題 實現水下 500米無損檢測

  香港文匯報訊（記者 吳千 哈爾濱報道）哈爾濱工程大學研發內地首 套海洋結構物水下無損檢測機械人，並於日前通過了國家科技部驗收， 實現了內地水下無損檢測的工程化示範應用。被稱為「深海醫師」的水 下檢測機械人可用於水下 500 米，完成各類海洋結構物的水下無損檢測，填補了該領域的國產空白。

 「據不完全統計，我國海上風電塔有 4,300個， 但可以潛入水下60米的專業檢測人員卻不到 200人，作業過程不僅需要專用潛水設備和支持母 船，而且還要看海況和天氣，存在作業窗口期短、風 險大、成本高的特點。」為解決這一痛點、難點，哈 爾濱工程大學船舶工程學院副教授王剛帶領學生們在 5年前開展了水下檢測機械人的研發。

變磁力吸附系統 實時調整吸附力 

  2021年，該團隊攜帶機械人先後在渤海錦州 25-1 油氣田和中廣核如東海上風電場進行了實際檢測， 機械人表現出色，完成了內地的首次風電塔樁水下 機械人無損檢測示範應用。「海洋結構物水下機械 人檢測，不但避免了人工潛水檢測的人員安全風 險，還能提高檢測效率降低運維成本，有利於海洋 各類資源的高效開發，為我國的能源安全提供強有 力的保障。」王剛說。

  水下作業不同於陸地，不僅面臨水深的影響，而且 存在擾流複雜，保證檢測過程中機械人和探頭的穩定 是極具挑戰性難題。通過多年攻關，團隊相繼突破了 擾流複雜吸附難、海洋結構物管徑差異大、節點焊縫 結構複雜等難題。 

  王剛說，在水下複雜擾流干擾的情況下，保證機械 人的穩定吸附與靈活運動是一大挑戰。對此，研究團隊設計了一套變磁力吸附系統，通過流速計感知檢測機械人的流場情況，進而實時調整吸附力大小，保證 檢測過程中既能吸附牢靠又可靈活運動。 

  「海洋結構物管徑最小是 0.5 米，而最大的可達 8 米左右，為了兼容各種形式的海洋結構物的管 徑，團隊成員巧妙地將機械人的結構設計成可重構 的三段鉸接形狀，通過改變鉸接出兩段間的角度， 滿足了機械人兼容不同管徑的檢測任務。」王剛說。 

  同時，團隊研究開發了人在環中的半自主檢測技術，使機械人可以跟蹤焊縫，在檢測到疑似缺陷時操 作人員可以專注於對檢測效果影響最大的運動軸，其 他的運動軸則由機械人自動解算，極大地簡化了操作 人員的操作。 

增輔助定位系統 一人即可完成操作 

 「我們船舶學院一直致力於培養行業創新型新工科人才，特別注重學生的實踐能力，學生在大一時就可 以進入團隊，探索入門，很多大二學生研發的相關技 術已經運用到水下檢測機械人上。」王剛說，該研發 團隊的平均年齡不到23歲。 

 「我從小就喜歡機械人，所以就報考了哈工程船舶 學院的海洋機械人專業，進入團隊之後，發現要學的太多了。」陳思文和同學們一邊把專業知識運用到實 踐中，一邊發現問題，自學了機械人技術中的設計、 控制、感知等內容。「我們用了一年的時間，不僅自 學了很多專業知識，還讓機械人也學會了自主學習。」陳思文說。 

 「目前，市場上運用的檢測工具需要兩位檢測 人員分別在水上和水下密切配合，而我們的技術 給機械人增加了輔助定位系統，降低了檢測人員 的操作複雜度，能夠更專注於檢測數據的判斷， 提 高 作 業 效 率 ， 整 個 操 作 過 程 一 人 就 可 以 完 成。」陳思文和同學們通過水下焊縫輔助定位系 統的研發，通過打壓試驗，可以讓機械人在海底 500米穩定精準操作，該技術已經獲得了軟件著作 權，也讓他們贏得了「挑戰盃」黑龍江省大學生 創業計劃競賽金獎。 

 「讓我們的技術落地轉化，實現大規模應用是這代人的使命，也希望更多人能加入到海洋機械人的設計研發中。」王剛說，團隊還將繼續改善水下檢 測機械人環境感知和智能決策能力，實現在複雜環 境中對複雜焊縫的精確跟蹤，為中國水下機械人自 主環境感知與作業技術研究應用奠定基礎。