陈元杰;葛锐;孔新雄;赵
【摘 要】In order to illustrate the present situation of the testing technology about underwater vehicles, three aspects were discussed in this article, including the testing contents of underwater vehicle, the present situation of domestic institutions, and the present situation of foreign ones. The testing contents of underwater vehicles contain assembly test, thruster test, and manipulator test. By comparing the domestic and for-eign testing institutions of underwater vehicles, it shows that, some of the domestic institutions have built up the testing capacity of underwater ve-hicle, but the apparatus of domestic testing institutions are large and shared with other boat testing systems, and not as professional as the foreign ones like Woods Hole Oceanographic Institution of America and Saab Seaeye Company of Britain. But in general, the domestic testing technology of underwater vehicle is approaching the international advanced level.%为探讨水下机器人在设计制造完成后开展相应测试、试验的现状，对水下机器人测试、试验方法的主要内容，国
内水下机器人主要测试机构现状，国外水下机器人主要测试机构现状三方面进行了论述。水下机器人测试的主要内容包括整机总成测试、螺旋桨推进器测试、机械手性能测试等几块。通过介绍国内外水下机器人测试的主要机构，表明我国目前已有部分机构具备相应的测试能力，也有机构成立了专门的水下机器人测试中心。与国外水下机器人测试机构相比，除个别以外，国内的水下机器人测试系统一般较为大型，部分和船舶共用一套系统，而国外的测试系统更具有针对性，专业性也更高。整体来说，目前国内水下机器人测试系统基本都能满足相应的测试要求，并不断地向国际先进水平靠拢。 【期刊名称】《计测技术》
【年(卷),期】2014(000)005
油田水处理【总页数】5页(P8-12)
【关键词】水下机器人;测试;试验;水池
【作 者】陈元杰;葛锐;孔新雄;赵
【作者单位】浙江省计量科学研究院，浙江 杭州310013;浙江省计量科学研究院，浙江 杭州310013;浙江省计量科学研究院，浙江 杭州310013;浙江省计量科学研究院，浙江 杭州310013衣架制作
【正文语种】中 文
【中图分类】TB9;TP24
Abstract：In order to illustrate the present situation of the testing technology aboutunderwater vehicles，three aspectswere discussed in this article，including the testing contents of underwater vehicle，the present situation of domestic institutions，and the present situation of foreign ones.The testing contents of underwater vehicles contain assembly test，thruster test，and manipulator test.By comparing the domestic and foreign testing institutions of underwater vehicles，it shows that，some of the domestic institutions have built up the testing capacity of underwater vehicle，but the apparatus of domestic testing institutions are large and shared with other boat testing systems，and notas professional as the foreign ones like Woods Hole Oceanographic In
stitution of America and Saab Seaeye Company of Britain.But in general，the domestic testing technology of underwater vehicle is approaching the international advanced level.
Key words：underwater vehicle；testing technology；experiment；testing pool
随着 “蛟龙号”载人潜器的入水及其7000 m下潜深度的完成，海洋尤其是深海探测不断地进入普通大众的视野，也越来越激起人们对海洋、对海底探测的兴趣。海洋是人类生命的起源，覆盖了地球近四分之三的面积，海洋的各类生物、矿物、油气资源也必将成为未来人类发展的源泉，因此，海洋、海底探测刻不容缓。如果把 “蛟龙号”比作外空探测的载人飞船，那么，水下机器人就是外空探测的卫星，是海洋探测不可或缺的重要工具。
当前水下机器人的种类很多，从是否载人来分，可以分为载人潜器和无人潜器两大类［1－2］，“蛟龙号”就是一种载人潜器，无人潜器就是常规意义上的水下机器人。而水下机器人根据是否有母缆与母船连接，可分为有缆水下机器人或称为遥控型水下机器人（Remote Operated Vehicle，简称ROV）及无缆水下机器人或称为自治型水下机器人 （Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV）。此外，按使用的目的分，可分为探测型水下机器人以及作业型水下机器人［3－5］。为验证水下机器人的性能及质量水平，必
须对水下机器人进行相应的性能测试和试验，以验证是否满足预期设计要求。对水下机器人性能的测试和试验有利于促进水下机器人技术的发展，推进海洋探测水平的进步。怎么自制纳米胶带
目前国内水下机器人测试还没有相应的标准及规范，国外对水下机器人的测试也是各个公司、研究所根据内部的测试需求而制定。从水下机器人的组成及其相应的功能来看，水下机器人测试主要包含以下几个部分［6－8］：
水下机器人总成测试为水下机器人综合性能测试，主要包括整机尺寸，负载能力测试，正向、横向、垂直方向推力测试，最高航速测试，最大能耗测试等几方面内容。其中，整机尺寸通过相应的长度计量器具进行测量得到；负载能力测试通过在水下机器人上方加特定重量的负载，得到使其能浮在水面上的最大重量；各个方向的推力测试，可通过在水下机器人各个方向施加一束缚力 （拉力传感器），将水下机器人向各个方向全力推进，即可得到正向、横向、垂直方向的最大推进力；最高航速测试通过采用测速仪或在特定距离计时的方法测得；最大能耗测试则在水下机器人全力推进及所安装的所有耗能附件全开的情况下，对其输入功耗进行测试，得到最大功耗［9］。
推进器是水下机器人的动力源，推进器的功能决定了水下机器人在水下的活动能力。对螺
旋桨推进器的性能测试包括桨叶外径测量、转速测试、系桩推力测试等几方面。实际测试时，测试得到推进器转速－推力－功耗曲线即可。
作业型水下机器人常带有机械手对水下目标物进行作业，因此必须对水下机器人配备的机械手进行测试。机械手的测试包括最大伸距、全伸长持重、运动范围、手爪开度等几方面。其中，全伸长持重通过将机械手持重测试用特定砝码后，伸长到最长距离即可；机械手运动范围通过将机械手上下、左右运动，得到其最大运动尺度［11－12］。
此外，还需对水下机器人的观察距离、摄像头安装云台的运动角、补偿器的高压仓功能、最大水深耐压能力等进行测试，以得到完整的水下机器人的性能参数。
水下机器人性能测试主要在测试水池系统中进行，在水池中进行水下机器人动力、搭载能力、功耗、航速等性能的测试。目前国内的测试水池系统基本上都和船舶模型的水动力测试共用，很少有专门为水下机器人及其核心部件测试用的测试系统，因而测试的代价很大。目前国内主要有以下几个机构在开展水下机器人、船舶等各类水中运动体性能测试：
生物厕所上海交通大学水下工程研究所主要进行水下作业技术与装备、深海无人遥控潜水器、新概
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念水下机器人以及共性基础性技术的研究。该实验室拥有配套的深水实验室，深海压力环境模拟装备体系，ROV装配车间和设计工作室，以及各种潜水器试验平台，是国内较少研制、测试水下机器人的机构之一。其深水实验室中建有一个50 m×40 m×10 m测试水池，水深可在0～10 m范围内调节，该水池可对水下机器人的整机航速、推力、功率等性能进行测试。其深海压力环境模拟装备体系可模拟4000 m水深的海洋压力环境，可对水下机器人关键部件在深海压力下的抗压能力进行测试。水下机器人的其他一些性能测试在ROV装配车间及设计工作室中进行［13－14］。测试实验室如图1所示。
中科院沈阳自动化所是国内外有影响的研究与开发水下机器人并形成产品的科研实体之一，我国第一台有缆遥控潜水器和第一台无缆自治水下机器人都是在这里诞生的。其水下机器人研究室 （现为海洋技术装备研究室）主要从事水下机器人的研究、技术开发、生产和示范应用，具备齐全、先进的水下机器人试验设备和条件，拥有长20 m，宽12 m，深9 m的试验水池以及相配套的各种调试、吊装设备和仪器仪表、环境试验装置等，可进行各种水下机器人整机调试和功能试验［15－16］。此外，该实验室对水下作业型机器人搭载的机械手也有一定的研制及测试能力，具有水下七功能机械手的研究测试能力。
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图2为沈阳自动化所科研人员进行水下机器人测试相关实验。
哈尔滨工程大学智能水下机器人国防重点实验室拥有一座设施配套、技术先进、功能齐全的深水试验水池，搭建了设施完善、技术先进的测试研究平台。该实验室在水下机器人的系统设计与集成、智能规划与控制、水下导航与定位、水下目标的探测与识别等方面的研究促进了我国水下机器人技术的发展。其深水试验系统如图3所示，水池长50 m，宽30 m，水深10 m［17］。该实验室可在该深水试验系统的基础上进行水下机器人整机性能测试，包括航速、推力、定位等，以及螺旋桨推进器敞水性能测试等水下机器人相关性能测试，处于国内领先水平。
浙江大学海洋装备试验技术浙江省工程实验室是主要定位为水下机器人性能测试的实验室。该实验室主要包括4个检测科室，分别为：①观察型遥控水下机器人运动检测室；②观察型遥控水下机器人配件检测室；③水下机械手检测室；④水下声光传感与通讯检测室。目前该实验室尚处于建设当中，相关硬件设施全部到位，并已起草相关水下机器人测试的标准，上报国家相关部门批准，是国内专注于水下机器人性能相关测试较为领先的机构。该机构拥有长宽深为20 m×5 m×4.5 m的水下机器人测试小型水池，并在该水池附近布置相应的测速、测力、测功率、螺旋桨测试、机械臂性能测试的相应传感器及装置，能对水下机器人性能进行一站式的测试，较好地完成水下机器人性能的测试要求。如图4为其测试现
场。
此外，国内还有一些拥有类似测试系统的机构，如上海船舶运输科学研究所、中国船舶及海洋工程设计研究院、华中科技大学船舶与海洋工程学院等。虽然目前已有像沈阳自动化所、上海交通大学水下工程研究所［18］、浙江大学海洋装备试验技术浙江省工程实验室等机构开展针对水下机器人的测试、试验研究，但是大多相关机构还是以测试海洋船舶相关性能为主，很少或未开展水下机器人性能测试的研究，而已开展水下机器人测试的机构，很多也是由船舶测试系统改造过来，设备较为大型，测试代价较高。
