最近的創新正在改變著海洋機器人領域。水上機器人技術已經是一個前沿領域,它采用復雜的技術并將其應用于水下任務。
這些新興的趨勢正在塑造著海洋機器人的未來。從可再生能源到仿生工程,各種令人興奮的創新正在為今天的進步提供動力。
1. 無人駕駛的船舶
在無人駕駛汽車上路的同時,工程師們正在設計用于海上自主航行的無船長船舶。這些船只可以大大改善航運業。人工智能驅動的船只有可能比人類操作的船只更安全、更高效。
它們也會更輕更小,因為不需要容納人類船員。由于缺乏將船只從一個地方運到另一個地方所需的人員,自主船只甚至可能有助于減少供應鏈的擁堵。
工程和技術公司已經在開發自主船舶。羅爾斯-羅伊斯公司在2019年成為頭條新聞,當時它宣布將帶頭實施這樣一個項目。這家推進公司甚至建造并測試了一艘渡船,在芬蘭為政要們展示。像這樣的自主船舶是海洋機器人技術的一個獨特利基,因為它們有可能改變交通,從公共交通到全球供應鏈。
2. 船體清潔機器人
航運業最大的問題之一是入侵物種,它們影響了從軍用船只到游輪的一切。船體在海洋中移動時往往會積累碎片,包括一些形成殖民地的活體生物。
當船舶停靠在一個新的港口時,它有可能將這種物種引入到一個不屬于它的生態系統中。這就是所謂的生物污損。事實上,入侵物種的問題已經變得如此嚴重,以至于新西蘭對抵達其港口的船只有嚴格的反生物污損規定。
為了應對這一問題,船體清潔機器人已成為海洋機器人技術的一個主要趨勢。通常情況下,清洗船體需要將船停在干船塢里,而這個過程可能需要幾天甚至幾周才能完成。今天有太多的船處于高需求狀態,不允許有這些昂貴的延誤。船體清潔機器人是完美的解決方案。它們可以是遙控的或自主的,通常使用磁鐵系統粘在船體的一側。機器人在船舶的整個航行過程中擦去碎片,以防止生物污損。
3. 污染清潔機器人
水污染是當今最緊迫的環境問題之一。海洋機器人工程師正在采取行動,尋找解決方案。芝加哥的初創公司Urban Rivers開發了一種名為 "垃圾機器人 "的機器,可以由全世界的任何人遠程控制。它在芝加哥地區的河流中游動,收集垃圾并將其從水道中清除。
像這樣的海洋機器人是機器人技術和環境技術的一個重要趨勢。水污染是世界上許多地區的一個主要公共衛生問題。有了像這樣的機器,河流和水道可以得到有效和廉價的清理。這將有助于當地的生態系統,以及整個社區的人們。
一些工程師和設計師甚至正在努力使清潔污染的機器人以太陽能為動力,以便它們可以完全自主和獨立。這減少了對昂貴的充電基礎設施的需求,這使得這些機器在貧窮、貧困或偏遠地區更容易獲得。
4. 由人類啟發的海洋機器人
海洋機器人技術正在從人體的自然工程中獲取線索。科學家們知道,在水下運動,無論是通過水肺潛水、在游泳池中游泳,還是使用已有的水下技術,都有一些巨大的健康益處,甚至可能有助于改善人類生理學的進化。然而,有些水下環境對人們來說根本不安全,無法潛水。在一定深度以下,潛水員有可能僅僅因為強烈的水壓而受傷。
然而,人體的設計方式非常適合于水下探索。海洋機器人工程師正在將人類生理學的優勢應用于能夠經受住極端條件的機器人。斯坦福大學在2016年以其現在著名的類人海洋機器人OceanOne成為頭條新聞。
它從一艘1664年在法國海岸沉沒的船只殘骸中找到了失落已久的寶物。像OceanOne這樣的海洋機器人可以幫助科學家研究深海海洋生物,探索更多迷人的沉船,甚至有可能幫助海洋安全和保護工作。
5. 水下機器人爪手
從船舶到海上鉆井船,海洋機械維修的需求量很大。不幸的是,人類在水下潛水并進行這種維護是非常困難的,尤其是定期進行。它既昂貴又復雜,而且對于那些因專業技能而難以替代的團隊來說,是非常危險的。
因此,潛水機器人和機器人抓手在海洋機器人領域變得非常流行。這些自動化工具完全改變了水下維護過程,使其更安全、更實惠、更高效。水下抓斗是海洋機器人技術中自己獨特的利基。
這些設備已經夠復雜的了,但要使它們在水下有效而精確地工作,則給設計挑戰增加了一個全新的復雜程度。水下維修機器人需要能夠操作工具,并有效地與潛在的小物體如螺絲和螺栓一起工作。水下電機技術的進步是整個機器人行業的重大創新。
6. 仿生水下機器人
除了受人類啟發的海洋機器人,更多的水生機器人正在出現,它們的靈感來自海洋野生動物。仿生工程從自然界獲得靈感,利用真實植物和動物的進化工程來改進下一代海洋機器人。這特別有用,因為在水下推進和運動技能比在陸地上要困難得多。
南安普頓大學和愛丁堡大學的一個研究小組已經開發了一個迷人的靈活機器人,它有一個獨特的、受烏賊啟發的推進系統。烏賊和水母是世界海洋中最高效的游泳者之一。
一個人造的復制品有可能使海洋機器人對它們探索的生態系統的破壞性更小。事實上,這些大學的團隊發現,這個系統比傳統的水下機器人推進方法的效率高達50倍。
為海洋機器人技術的未來提供動力
海洋機器人技術是一個令人興奮和迷人的領域,不斷有創新。這些新興趨勢代表了海洋機器人行業的未來。事實上,這些技術也有可能改變許多其他行業。
尖端的進步正在幫助全世界的人們保持海洋的清潔,保護生態系統,更安全地工作,甚至探索水下世界的新區域。
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