7月25日至8月3日，教育部集成攻關大平臺上海交通大學海洋工程團隊研制的深海重載作業采礦車“開拓一號”，搭載于“向陽紅03”號科考船，在我國南海西沙海域成功完成了1300米深海試驗。
不需要任何人工操控，“開拓一號”能根據預先設置好的程序，在海底一會兒走出“S”形，一會兒走出“J”形。除了在海底自主行走的能力，它的業務能力也非同一般：能自主感知周邊的采礦環境。
圖1 布放過程中的深海采礦車
深海采礦不需人工操控也能自主行走
本次海試，“開拓一號”深海采礦車在不同海區分別布放至108米、246米、968米和1305米等多個水深的海底，成功完成重載裝備海上布放回收、海底路徑規劃與自主行走、海底礦石采集與沉積物取樣等試驗，突破了深水大功率液壓、高壓電力能源供給、信號傳輸與智能控制、水下布放回收姿態自動控制、海底行走與礦石采集等深海重載作業裝備研發的關鍵技術。
采用創新研發的海底智能自主行走技術，“開拓一號”采礦車首次在1305米的深海復雜地質條件下，實現智能自主行走，通過水下精確定位信息感知和閉環反饋控制，由智能控制系統實時、自動控制采礦車行走，實現在無人操控條件下，采礦車按照預先規劃的任意大曲率曲線路徑，在海底自主行走和作業。
圖2 深海采礦車海底著陸
圖3 深海采礦車在海底自主行走
此次海試，采礦車在西沙海域海底多次成功完成“SJ”字樣行走路線，進行了復雜地形條件下的大曲率曲線路徑行走、小半徑原地掉頭等機動，顯示采礦車具有出色的智能控制水平，和突出的海底作業能力。
圖4 超短基線測量得到的采礦車海底“SJ”字樣行走路徑
交大智慧突破重載裝備海上布放回收難題
針對重載裝備海上安全布放和回收難題，項目組創新研發采礦車水中運動姿態自動控制技術，通過推進器推力的實時分配，穩定保持采礦車在深水長時間布放回收過程中的艏向角，有效減小光電復合纜扭轉載荷，在試驗海域遭遇2米波高、7級陣風高海況條件的不利情況下，成功實現重載裝備的安全布放與回收。
圖5 項目團隊在海試現場
“開拓一號”深海采礦車以海底多金屬結核為開發作業對象，長5.6米，寬2.5米，高2.0米，空氣中重量9.0噸，具有海底作業環境感知、智能自主控制、高效水力集礦等作業能力。此次海試成功，標志著深海重載作業采礦車研發向工程化、智能化邁出了重要的一步。
來源：海洋工程團隊
