为我国海洋智能装备装上“智慧引擎”

哈工程团队让无人机器人集群深海协同作业更安全高效

字数:930 2026年05月11日 要闻
  本报讯(霍萍 记者 王越)在深海黑暗环境中,如何让无人无缆水下机器人(AUV)组队执行海底矿产探测任务?让这群“钢铁探险家”既要听话又要安全协同,绝非易事。近日,哈尔滨工程大学智能学院冯志光研究员团队在这一领域取得突破性进展:相关论文《受约束欠驱动AUV的动态事件触发自抗扰编队控制》发表于自动控制领域国际顶级期刊《自动化学报(英文版)》,成功解决了长期制约AUV集群作业的状态约束控制难题,为我国海洋智能装备装上了新的“智慧引擎”。
  “单个AUV能力有限,而10台甚至几十台AUV组成编队协同作业,可成倍提升效率。”冯志光说,传统技术长期面临航行安全难保障、水下环境复杂多变、海流不稳定3个关键难点,成为水下机器人集群应用的重要瓶颈。若航行速度、角度超出安全范围,机器人容易失控甚至碰撞;通信压力大,在传统控制模式下,控制器需持续向每个AUV发送指令,数据量巨大,一旦信号不佳,极易“失联”;抗干扰能力弱,复杂海流中,AUV容易被冲偏路线,导致任务失败。
  冯志光团队提出的新方案直接突破了上述限制。系统能够为每一台欠驱动AUV的所有航行状态加上“安全围栏”——无需预设大量虚拟条件,即使海流扰动,也不会出现速度超标或姿态失控,从根源上杜绝了航行风险。
  团队还为控制系统配备了“聪明的开关”——动态阈值调节机制。过去,控制信号按固定频率发送,浪费大量通信资源。新系统能自动感知机器人运行状态:平稳时少发指令,遇扰动时自动提高发送频率。相比传统方法,通信数据传输量大幅减少,即使在信号欠佳的深海区域,也能保证编队稳定运行。
  为验证技术可靠性,团队开展了大量仿真实验。结果表明,编队航行精度、安全约束效果、抗海流干扰能力均达设计要求,完全满足复杂海洋环境下的作业需要。
  这项技术的应用场景十分广泛。在海底资源勘探方面,多台AUV同步扫描大面积海床,可快速定位矿产位置;油气管道与光缆巡检方面,编队作业可提升数倍效率,及时发现微小破损;海洋环境监测方面,可同时采集不同海域水质、水文数据,提升赤潮、海底地震等灾害预警能力;水下事故救援方面,编队机器人快速扩大搜索范围,可大幅提高深海救援成功率。
  未来,随着该技术进一步落地,将为我国深远海开发和海洋强国战略提供关键支撑,让这支水下“特工队”在更深更远的海洋中,完成更复杂的任务。