“蛟龙”“海龙”“潜龙”三龙潜水器协同作业模式图
4月30日，在完成深海最后一潜后，“潜龙三号”跟随“大洋一号”船开始返航。4月20日开始，这个中国最先进自主无人潜水器，先后进行了包括两次海试和两次试验性应用在内的四次潜水作业，在全新挑战中不断刷新着纪录。
最近一段时间，大洋深处热闹非凡，各路探海英雄频频刷新着中国自主研发的深海装备挺进蓝海的纪录。4月20日至30日，备受瞩目的当前中国最先进自主无人潜水器——“潜龙三号”先后下潜四次，包括两次功能性验证下潜和两次实验性应用下潜。结果表明，“潜龙三号”不但创造了深海AUV（无人无缆自治潜水器）单潜次航程最远的深海航行纪录，并首次实现无人无缆潜水器与船载地质取样同时作业新模式。
5月2日，科技日报记者连线正在返航途中的中科院沈阳自动化所“潜龙三号”副总设计师、本项目执行负责人许以军。他介绍说：“实验性应用下潜是对‘潜龙三号’可靠性非常严格的考验。在‘潜龙二号’技术基础上，‘潜龙三号’通过减少电子设备功耗，提高推进效率，在最大续航能力测试上取得了非常好的试验效果。”
4月20日—22日，“潜龙三号”先后进行了两个海试潜次。海试现场验收专家组全程参与，在对“潜龙三号”最大工作深度、航速、无动力下潜和上浮、续航力、卫星通信、导航等50项试验考评项目进行评判后，通过了现场验收。
4月24日，海试首考成功的“潜龙三号”开始试验性应用第一潜，也是它的第三潜。4月26日被收回的“潜龙三号”经过调试后进行了第四潜。“每一次下潜都选择不同的任务海域，每一次都是对深海复杂环境的新挑战。”许以军说。
最先进自主无人潜水器先进在哪
许以军介绍，“潜龙三号”是中国自主研发的潜龙系列潜水器新成员，以深海复杂地形条件下资源环境勘查为主要应用方向，是在“潜龙二号”基础上进行的优化升级。国产化程度更高，惯性导航传感器及组合导航系统、高清照相机等核心部件由进口改为国产；降低了电子设备的功耗，“潜龙二号”最长可工作30多个小时，“潜龙三号”则高达40多个小时；推进了系统噪声降低、效率更高、抗流能力得到加强；声学成像质量得到相应提高。
“国产化程度高、续航能力更长，综合性能更强，是‘潜龙三号’广受关注的主要原因。”许以军补充说，“‘潜龙三号’这种非回转体大型扁鱼形设计，有利于减少垂直面的阻力，便于潜水器在复杂海底地形中垂直爬升、稳定航行、高效避障、水面自航等。”
为应对水下复杂地形地貌，“潜龙三号”和它的哥哥“潜龙二号”一样，采用前视声呐作为避碰传感器，俗称潜水器的“眼睛”。控制“潜龙三号”自动驾驶计算机在采集数据后，通过图像处理方式来识别障碍和周围环境，结合避碰策略，下达紧急转向、紧急变深或变高以及跟踪指令，在复杂海底环境下灵活自如地避碰。
“潜龙三号”在深海复杂地形进行资源环境勘查时，具备微地貌成图、温盐深探测、甲烷探测、浊度探测、氧化还原电位探测、海底照相和磁力探测等热液异常探测功能。其上还集成安装了国内先进的高精度测深侧扫声呐设备，可以实现海底精细地形地貌图的米级以下探测。
可在水下自主作业自主决策
许以军向科技日报记者介绍，“潜龙三号”的设计特点是无人无缆全自治水下机器人，即无人参与的智能型水下航行机器人。当预定使命任务下达后，潜器下水航行作业不再需要潜航员操控，能够自主独立完成，通俗地讲它就像水下的无人驾驶汽车，实现了水下状态的实时检测、故障处理和智能决策。“潜龙三号”更适合大范围自主探测，适用于复杂海底环境下多金属硫化物资源勘查。
国家深海基地管理中心“蛟龙”号潜航员陈云赛也参与了本次“潜龙三号”的海试，作为“蛟龙”号潜航员，他对有人和无人潜器的区别深有体会。“载人潜水器（HOV）和无人无缆自治潜水器最主要区别在于，人是否在控制回路。载人潜水器执行下潜任务时，人在舱内执行全部操控作业，可定点进行精细取样操作。如果把载人潜水器比喻为战斗机，那么无人无缆自治潜水器就可以理解为无人机，它按照下潜前输入的任务使命，在水下自主进行航行探测作业，如遇紧急情况时可自主决策是否抛弃压载上浮。”
陈云赛认为，由于人在潜水器中，需要考虑的安全冗余和生命支持设计增多，载人潜水器系统较无人潜水器更为复杂。但由于有人在现场，可以开展更为精细的水下取样，并按照实际海底情况进行计划变更。相对于载人潜水器来说，受传感器和智能技术限制，目前无人潜水器更适合从事大面积的探测作业。“我相信随着人工智能技术的进步，无人潜水器也能够从事水下自主取样等精细作业。”
多潜水器协同作业迎来新时代
海洋科考特别是深海科考依托大型科考船平台，船时费用高，如何提高船时利用效率，降低运行费用，是未来深海科考必须解决的问题。
“国际上海洋强国在提高深海科考效率上做出了有意义的探索，可为我国未来发展多类型潜水器协同作业模式以及多潜水器集群作业提供参考。”陈云赛告诉科技日报记者，在“亚特兰蒂斯”号科考船上，美国科学家很早就实现了全天候深潜作业，利用夜晚进行无人潜水器作业，白天开展载人潜水器下潜作业；利用自主潜水器探测的异常数据，作为载人潜水器下潜目标点，全面提高了深潜作业的船时效率。
许以军表示，“潜龙三号”第四次下潜到南海多金属结核试采区，首次与船载地质取样设备同时作业，为深海综合调查开创了全新的复合型作业模式。未来随着“蛟龙”号新母船等新型深海科考平台的使用，我们也将积极探索多平台协同作业模式，实现三龙协同全天候作业，提高航次综合效益，构建以任务为导向的协同作业与互助机制。
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“潜龙三号”呆萌设计源于“小丑鱼”
“‘潜龙三号’外观像个胖胖的黄鱼，你们如何昵称它？胖鱼、丑鱼、黄鱼？”记者好奇地问道。
“潜龙三号比较呆萌的外观设计，想法源于‘小丑鱼’，由中科院沈阳自动化研究所‘潜龙三号’总设计师刘健研究员最终拍板确定选用。设计者们将卡通形象融入科学工程技术，希望科学技术与科普相结合，期待引起更多人有兴趣探测海洋，投入海洋探测事业中。”许以军揭秘了“潜龙三号”外观设计背后科技人员的良苦用心。
“海上试验主要是对潜水器一些技术指标和功能进行测试，更偏重于功能性试验。‘潜龙三号’可以下潜深度4500米，深海是一个完全未知的环境，这次就是要测试‘潜龙三号’在大海深处的未知环境下的适应能力。”
“深潜器是海洋开发和海洋技术发展的最前沿和制高点之一，拥有自主核心技术的深海装备更是国家综合科技实力的象征。我们做的‘潜龙三号’海试就是要保证深海装备的核心技术始终掌握在中国人自己手里。”许以军虽有些晕船，说这话时语气依旧铿锵有力。
来源： 科技日报
