黑龙江日报10月8日讯 自主抓取实验正在进行。在獐子岛海域,水流湍急,科研人员在摇晃的科考船上通过显示器监控着“海鲜”捕捞机器人的每一项动作。不出所料,这台被称为“海底法拉利”的机器人顺利完成任务,满载自主识别捕捞的扇贝归来,成绩近乎满分。这是科研人员国庆期间收到的最佳礼物。
“海底法拉利”是由哈尔滨工程大学船舶工程学院黄海教授及其团队研发的,该项目始于2016年,旨在解决水产养殖业日益增长的需求。潜水员人工捕捞不仅成本高昂,而且受恶劣环境限制,作业时间有限。因此,团队致力于研发一款智能海底生物捕捞水下机器人,以替代潜水员,提高捕捞效率和安全性。
试验地点选在獐子岛附近的自然养殖海域。尽管测试当天海流速度达到0.6米/秒,海况不佳,但这恰好展示了“海底法拉利”的强大能力。“法拉利”身高1.15米,拥有三只灵活的眼睛和长达1.2米的三关节机械臂,具备两种智能抓取模式。为了实现精确识别,机器人在下海第一天就进行了样本采集和训练。通过单目和双目自主抓取训练,机器人独立完成了从下潜到自主寻找、智能识别、定位跟随、自主抓取、收集等一系列操作。
科研人员紧张地注视着显示屏上的每一个细节。在湍急的水流中,“法拉利”凭借强大的双目模式精准识别目标,缓缓降落至海底,逐步接近目标,机械臂果断出击。“今天可以吃海鲜了!”看到一只只扇贝被装入背篓,科研人员欢呼雀跃。
此次试验圆满成功,凝聚了研究团队多年的心血。黄海教授表示,此次海试的第二代“海底法拉利”已经解决了对海底生物的远距离探测、水下生物的视觉柔性感知、目标生物快速检测、识别与跟踪以及自主抓取等多项技术难题。
机器人在水下智能识别海底生物和精准抓取是两大关键问题。当机器人发现目标后,如何在不可控的海流中实现精准抓取?
“我们通过优化机器人的运动轨迹规划和运动控制,实现精准趋近目标。发现目标后,手眼配合至关重要。团队特别开发了手眼协调控制模型,克服了摄像机和模型参数的不确定性,实现了自主作业。”黄海解释道。
据团队成员介绍,这款水下机器人不仅能捕捞扇贝,还可以捕捞鲍鱼、螃蟹、海参等多种海洋生物。未来,机器人将能够识别并抓取任何海洋生物,从而提高工作效率,减少对海底生态的破坏,促进海洋生物养殖的可持续发展。
下一步,团队将继续提升机器人的各项性能,通过环境感知和智能决策,在复杂环境中实现对复杂组合体、软体动物甚至生命活体的操作和作业,推动我国水下机器人自主环境感知与作业技术的研究和应用取得重大进展。