準備下水工作的水下清洗機器人。
文/圖 半島全媒體記者 孫桂東
(資料圖片僅供參考)
海底數(shù)十米,長滿貝類以及海藻的網(wǎng)箱如何清洗?這是深遠海養(yǎng)殖不得不面臨的必解難題。經(jīng)過近一年的研發(fā),青島一家企業(yè)給出了答案。新型的水下機器人利用精準的算法,做到了洗的干凈,不傷網(wǎng)衣和油漆,徹底粉碎附著物。此前,這一技術(shù)都被國外壟斷,一臺設(shè)備動輒三四百萬元,而國產(chǎn)的機器人價格不到其一半,智能化程度也更高。目前已經(jīng)賣出十多臺,多家海洋牧場都開始投入使用。
打破國外技術(shù)壟斷
奔向藍色海洋,打造藍色糧倉,這是未來的趨勢。但是,在深海里卻有一個不得不解決的問題,就是網(wǎng)箱上附著的貝類和藻類的清理。如果長時間不清理,整個網(wǎng)箱受力過重,就可能發(fā)生破損的可能。
在近海養(yǎng)殖的漁民都有經(jīng)驗,每年都會進行一次換網(wǎng)。因為人工清理的成本太高,反而不如直接更換掉。即便如此,這也是一筆不小的開支。但是對于深海網(wǎng)箱而言,價格非常昂貴,而且,在深海里更換起來難度也很大。一般情況下,會選擇找潛水員人工清洗。或者從國外購入水下機器人,但是一臺設(shè)備動輒三四百萬元。而這僅是裸機的價格,后續(xù)的服務(wù)以及維修保養(yǎng),依然要去找國外的廠商。不僅價格昂貴,平時用起來也不方便。
“最難的不是技術(shù),而是這類裝備用量少,前期投入高。”青島森科特智能儀器有限公司的經(jīng)理周奎召說,芬蘭等一些深海養(yǎng)殖技術(shù)比較成熟的國家,他們相應(yīng)的配套設(shè)備發(fā)展也較早,國內(nèi)一直都是空白。
但是,隨著“國信一號”養(yǎng)殖工船的順利出海,作為一種從事海洋裝備研究的企業(yè)。他們看到了其中的發(fā)展前景。不論是近海網(wǎng)箱還是養(yǎng)殖工船,網(wǎng)箱的清洗都是剛需。
于是,他們就組建了一個20多人的團隊進行研發(fā)。整個研發(fā)過程都是從零開始,經(jīng)過近一年的反復試驗,于去年研究成功了性能優(yōu)越的水下機器人,打破了國外對這一技術(shù)的壟斷。
一個海洋牧場一天洗完
每個地方的海域情況不同,網(wǎng)箱的附著物也不一樣,咱們附近的海域貝類偏多。“技術(shù)的核心在于清洗的技術(shù)還有算法。”周奎召說,在深海里作業(yè)不僅要考慮到可靠性,還要考慮到清洗的過程中,不能對網(wǎng)箱產(chǎn)生損害。
為了解決這一難題,20多人的科研團隊與中國海洋大學教授團隊合作,掌握了水下空化清洗的關(guān)鍵技術(shù)。記者在水下拍攝的視頻里看到,在水下機器人清洗的過程中,從毛刷的地方會噴出水柱的同時,還產(chǎn)生了大量氣泡。這些氣泡發(fā)生爆裂以后,附著在上面的貝類就被清洗下來。由氣泡代替了高壓的水柱,這樣就能對網(wǎng)箱起到保護作用。
除了硬件設(shè)備,最重要的還是水下機器人的控制算法。在清洗的過程中,工作人員可以隨時控制機器人的位置還有力度。“如何讓機器人更智能,算法很重要。”周奎召說,跟現(xiàn)在的人工智能類似,他們需要搭建好算法,然后通過不停的演練實踐,讓水下機器人可以更智能地應(yīng)對各種場景。
“深海下的網(wǎng)箱都是不平整的,清洗的過程中遇到凹陷或者障礙需要及時調(diào)整。”周奎召說,他們經(jīng)過南、北方多臺網(wǎng)箱的長年實地測試,逐漸掌握技術(shù)優(yōu)勢。可以做到平穩(wěn)細膩的姿態(tài)控制；機器人毫米級定深；基于聲學里程計的抗流動態(tài)定位以及精度優(yōu)于萬分之一米的推算導航。
在該項技術(shù)的賦能下,網(wǎng)衣清洗機器人可以跨越有立柱隔絕的掛片網(wǎng)衣、可以180°翻身底朝上從網(wǎng)衣外側(cè)貼附沉在海底的網(wǎng)衣進行清洗,可以從水平狀態(tài)一鍵自動90°豎起,貼附于側(cè)網(wǎng)清洗。這些功能是國外的同類產(chǎn)品所不具備的,而且做到了洗得干凈,不傷網(wǎng)衣和油漆,徹底粉碎附著物。
不僅如此,水下機器人包括推進器、減速電機、洗盤、泵站等關(guān)鍵部件也可以作為單獨產(chǎn)品銷售。
據(jù)介紹,他們研發(fā)了各種類型的水下機器人。以小型的為例,1個小時可以清洗1000立方米。現(xiàn)在的海洋牧場,一個養(yǎng)殖網(wǎng)箱大概6萬立方米左右。如果是人工下海清洗,最少也得四五天,而且受天氣情況影響較大。如果使用智能機器人,最快只需要1天的時間就能清洗完。不僅如此,成本也不到人工清洗的一半。
瞄準百億級市場
周奎召介紹,國家的戰(zhàn)略方向如此,當時投入這么多研發(fā),也是看好了這一個市場。作為深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖的剛需產(chǎn)品,未來的市場非常廣闊。
“并不只是針對大型的養(yǎng)殖工船,我們還將對普通的養(yǎng)殖戶開展服務(wù)。”周奎召說,對于普通的養(yǎng)殖戶而言,一年可能只需要清洗一次。如果買一臺,即便是小型的也需200多萬元。所以,他們便開始研究提供服務(wù),他們成立了專門的團隊,攜帶著水下機器人給漁民清洗網(wǎng)箱。從價格上來算的話,要比漁民更換箱網(wǎng)節(jié)省三分之一以上。而這個市場尤其廣闊,粗略估算產(chǎn)值達到百億級別。
周奎召說,由于性能優(yōu)越,目前他們的水下機器人已經(jīng)被很多大型養(yǎng)殖機構(gòu)預定。其中包括大眾所熟悉的養(yǎng)殖三文魚的“深藍一號”,也已經(jīng)選擇了他們的水下機器人。
不僅如此,除了網(wǎng)箱的清洗,他們也在研發(fā)更多的應(yīng)用場景。比如攔河壩的網(wǎng)甚至是輪船的船底等等,未來的發(fā)展空間也會非常巨大。
打造深海智能養(yǎng)殖
“深海養(yǎng)殖是未來的趨勢,而相關(guān)的海工裝備也是一個巨大的產(chǎn)業(yè)。”周奎召說,他們公司在2015年成立,一直是從事海洋檢測方面的研究。伴隨著國內(nèi)海洋牧場以及深遠海養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展,他們也切入到這一賽道。
周奎召說,深遠海養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,未來肯定是更加智能化,可視化,這也是他們科研的方向。比如海洋牧場,海底到底有多少魚,網(wǎng)箱的具體情況如何?這些如果單純憑人力,很難解決。
這些難點、痛點,也帶給企業(yè)發(fā)展的目標和方向。他們推出的海洋視覺系統(tǒng)包括海洋光學成像和聲學成像,推出了水下雙目攝像機、水下生物聲納技術(shù)設(shè)備、魚苗計數(shù)器等產(chǎn)品,并將算法應(yīng)用到雷達光電系統(tǒng)。
通過多個項目的積累和與中科院、海岸帶研究所等水產(chǎn)養(yǎng)殖專家的合作,目前團隊掌握了包括常見網(wǎng)箱養(yǎng)殖魚種(花鱸、許氏平鮋、石斑)的生物習性和魚體特征,并通過機器視覺和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了實例分割、尺寸測量、數(shù)量統(tǒng)計等功能。目前,該公司已掌握了78項專利技術(shù)、19項軟件著作權(quán),成了國內(nèi)海洋牧場智能裝備的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)之一。
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