Подводный робот

Автономный необитаемый подводный аппарат «Odyssey» опускается под лёд

роботизированная рука-манипулятор, используемая под водой

робот имитирующий акулу

рыба-робот

Подво́дный ро́бот — робот, применяемый в подводной среде.

К подводным роботам относятся^[источник не указан 959 дней]:

• телеуправляемые необитаемые подводные аппараты (ТНПА);
• автономные необитаемые подводные аппараты (АНПА);
• глайдеры (подводные планёры);
• дрейфующие буи-измерители;
• буксируемые и донные комплексы.

Согласно современному определению[1] робот должен обладать определённой подвижностью и степенью (уровнем) автономности. Из эксплуатируемых сейчас изделий, наиболее автономными, то есть способными выполнять задачи по назначению на основе текущего состояния и восприятия внешней среды без вмешательства человека[2], являются дрейфующие буи-измерители. ТНПА наименее автономны и управляются операторами в реальном времени посредством телеуправления. АНПА передвигаются под своим собственным управлением, в соответствии с программой-заданием, подготовленной заранее, но с постоянным контролем операторами позиции, параметров движения и режима работы полезной нагрузки. Оператор может вмешаться в ход исполнения программы-задания, давать команды по беспроводному каналу связи, чаще всего, гидроакустическому.

В зависимости от задания, назначения и состава полезной нагрузки подводный робот может вести фото-, видео- или эхолокаторную съёмку или проводить манипуляции: обследование подводных трубопроводов, уничтожение морских мин, строительство и техническое обслуживание подводного оборудования, например, в морской нефтегазодобыче.

Классификация

Подводными роботами часто называют необитаемые подводные аппараты, которые имеют уже сложившуюся классификацию, как в российском техническом регулировании[3], в некоторых других государствах, например, Норвегии[4], так и в международной практике[5].

До 2020 года стандартов, касающихся подводных роботов не было введено. В структуре технического комитета по стандартизации «Робототехника» существует Подкомитет «Морские робототехнические комплексы», который возглавляет ЦКБ МТ «Рубин». C 01.03.2021 года введён стандарт ГОСТ Р 60.7.0.1-2020 «Роботы и робототехнические устройства. Робототехнические комплексы морского назначения. Классификация», в котором морским роботом называется «Робот, разработанный для работы в морской среде, обладающий способностью воспринимать окружающую среду, обрабатывать информацию и взаимодействовать с ней, выполняя поставленное задание по назначению». Этот стандарт не распространяется на классификацию морских робототехнических средств (МРТС). К МРТС относятся: безэкипажное судно (корабль), необитаемый подводный аппарат, морской беспилотный летательный аппарат.

Морские робототехнические комплексы по виду продукции в процессе стандартизации соотносили с ОКПД2 28.99.39.190 — Оборудование специального назначения прочее, не включённое в другие группировки.

Ведущие организации

На протяжении нескольких десятилетий подводными роботами занимаются в Вашингтонском, Саутгемптонском, Бергенском университететах, Университете Хериота-Уатта, Массачусетском технологическом институте и многих других. В России определённых успехов по теме добились: ФГБУ «ИПМТ ДВО РАН», Институт океанологии имени П. П. Ширшова РАН, МГТУ им. Баумана, ЦКБ МТ «Рубин», ДВФУ, САФУ[6] и другие.

Подводная робототехника и образование

С начала 2010-х годов робототехника приобрела широкую популярность в качестве образовательной технологии[7], позволяющей обучать школьников и студентов по различным техническим направлениям (программирование, схемотехника, конструирование) и дисциплинам (в случае с подводной робототехникой — гидроакустика, приборы, навигация, обработка сигналов, компьютерное зрение, манипуляторы и др.)^[источник не указан 959 дней].

Технологические конкурсы по подводной робототехнике организуются как с целью поиска новых технических решений, например, Shell Ocean Discovery XPRIZE или AUV Fest, где могут участвовать и студенты, так и с преимущественно образовательными целями для студентов и школьников.

Применение подводной робототехники в образовании стало возможным как за счёт целенаправленного развития тематических программ (SeaPerch) и проектов (OpenROV, MUR), так и благодаря развитию компонентной базы, появлению новых производителей и удешевлению традиционно дорогих комплектующих для подводных роботов (движители, камеры, датчики, разъёмы, кабель-тросы и др.)^[источник не указан 959 дней].

Примечание

1. ГОСТР60.0.0.4-2019/ИСО8373:2012 п. 2.6  (неопр.). Дата обращения: 4 ноября 2019. Архивировано 4 ноября 2019 года.
2. ГОСТ Р 60.0.0.4-2019/ИСО 8373:2012 п. 2.2  (неопр.). Дата обращения: 4 ноября 2019. Архивировано 4 ноября 2019 года.
3. ГОСТ Р 56960-2016 Аппараты необитаемые подводные. Классификация  (неопр.). Дата обращения: 4 ноября 2019. Архивировано 4 ноября 2019 года.
4. NORSOK standard U-102  (неопр.). Дата обращения: 6 ноября 2019. Архивировано 13 июля 2018 года.
5. IMCA R 004  (неопр.). Дата обращения: 6 ноября 2019. Архивировано 6 ноября 2019 года.
6. Северодвинские студенты завоевали Кубок России по подводной робототехнике  (неопр.). pravdasevera.ru. Дата обращения: 22 апреля 2023. Архивировано 26 апреля 2023 года.
7. РАЗВИТИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ — «Образование и наука», 2022.  (неопр.) Дата обращения: 15 октября 2022. Архивировано 15 октября 2022 года.

Литература

• Половко С. А., Шубин П. К., Юдин В. И. Концептуальные вопросы роботизации морской техники (рус.) // Научно-технические ведомости СПбГП : журнал. — 2013. — № 1. — С. 104—110.
• Подводные роботы / В. С. Ястребов, М. Б. Игнатьев, Ф. М. Кулаков и др. Под общ. ред. В. С. Ястребова. Л.: Судостроение, 1977. — 368 с.
• Робототехника в России: образовательный ландшафт. Часть 2 / Д. А. Гагарина, С. Г. Косарецкий, А. С. Гагарин, М. Е. Гошин; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Институт образования. — М.: НИУ ВШЭ, 2019. — 96 с. — 200 экз. — (Современная аналитика образования. No 6 (28)).
• Ляхов Д. Г. Современные задачи подводной робототехники // Подводные исследования и робототехника. — 2012. — № 1. — С. 15-23.
• Проектирование информационно-управляющих систем подводной робототехники / Б. П. Белов. М-во образования и науки Российской Федерации, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования «Санкт-Петербургский гос. морской технический ун-т». — Санкт-Петербург : СПбГМТУ, 2008. — 216 с., ISBN 978-5-88303-456-4
• Ageev, M.D., Kiselev, L.V., Shcherbatyuk, A.P.: Tasks for autonomous underwater robot. Fifth International Conference on Advanced Robotics, 1991. ‘Robots in Unstructured Environments’, 91 ICAR, pp. 1360—1364, vol. 2 (1991)
• Whitcomb L., Yoerger D.R., Singh H., Howland J. (2000) Advances in Underwater Robot Vehicles for Deep Ocean Exploration: Navigation, Control, and Survey Operations. In: Hollerbach J.M., Koditschek D.E. (eds) Robotics Research. Springer, London
• C. von Alt et al., "Hunting for mines with REMUS: a high performance, affordable, free swimming underwater robot, " MTS/IEEE Oceans 2001. An Ocean Odyssey. Conference Proceedings (IEEE Cat. No.01CH37295), Honolulu, HI, USA, 2001, pp. 117—122 vol.1. doi: 10.1109/OCEANS.2001.968686
• Bellingham, J. G., & Rajan, K. (2007). Robotics in Remote and Hostile Environments. Science, 318(5853), 1098—1102. doi:10.1126/science.1146230
• Siesjoe, J. (2018). An Underwater Robotics Platform for Hybrid AUV/ROV Systems. Offshore Technology Conference. doi:10.4043/28900-ms
• Zereik, Enrica & Bibuli, Marco & Miskovic, Nikola & Ridao, Pere & Pascoal, Antonio. (2018). Challenges and future trends in marine robotics. Annual Reviews in Control. 10.1016/j.arcontrol.2018.10.002.
• Furlong, Maaten & Marlow, R & McPhail, S & Munafo, Andrea & Pebody, Miles & Phillips, Alexander & Roper, Daniel & Salavasidis, Georgios. (2018). OCEANIDS: Building Next Generation Maritime Autonomous Systems. 10.24868/issn.2631-8741.2018.003.