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2019-08-07 14:15:06

革命性新海底機器人的首次海上試驗

6月下旬,來自MBARI的研究人員與伍茲霍爾海洋研究所(WHOI)的工程師一起測試了一種新型的海底機器人,旨在開辟新的研究領域,即中海洋,也被稱為海洋的暮光區。這種車型Mesobot起源于WHOI,在過去兩年中得到了MBARI,斯坦福大學和德克薩斯州里奧格蘭德河谷大學科學家和工程師的重要投入。Mesobot專門設計用于跟蹤和研究游泳和漂移動物,距離地面1000米(3,300英尺),一次最多24小時。

Mesobot將擴大和擴大MBARI和其他機構以前的中間水工作。幾十年來,由Bruce Robison和Steve Haddock等人領導的MBARI研究人員使用遠程操作車輛(ROV)來研究這種中型動物。雖然很少見,但這些生物有助于支持金槍魚和旗魚等主要漁業,為鯊魚和鯨魚等其他大型動物提供食物,并通過將碳從地表移至深水來幫助調節地球氣候。

該項目由國家科學基金會,WHOI,MBARI和位于TED的Audacious項目資助。

多機構團隊設計的Mesobot對深海動物的破壞性要小于大多數ROV,配備低光4K攝像機,中頻時動物不太明顯的紅燈,以及大型慢速螺旋槳。盡量減少水中的干擾。先進的計算機軟件還允許車輛在日常垂直移動過程中一次最多24小時跟蹤水下動物或物體。

這張照片顯示了Mesobot跟蹤MBARI試驗罐中的模擬海洋動物(繩子上的白色物體)。圖片來源:WHOI / Erik Olsen

Mesobot是ROV之間的混合體,ROV使用連接到水面艦艇的系繩進行動力和控制,以及自動水下航行器(AUV),其在地面編程并且在水下時無需人為干預即可操作。

在每次潛水開始時,操作員使用細纖維系繩從表面像ROV一樣控制Mesobot。研究人員然后釋放系繩并將其卷回到船上,而機器人繼續作為AUV繼續運行。

MBARI的工作人員參與了該項目的幾個方面。首席工程師Kakani Katija,高級科學家Bruce Robison和機械工程師Brett Hobson參與了車輛的概念設計。該車的主計算機系統基于為MBARI的遠程AUV開發的設計。動物跟蹤系統由軟件工程師Mike Risi,Katija和MBARI Adjunct以及斯坦福大學教授Steve Rock根據已經在幾個MBARI ROV上測試過的系統設計。

在最近的實地計劃中,該團隊的工程師組裝了Mesobot并在MBARI的巨大室內鹽水測試罐中進行了測試。在確認車輛正常工作后,他們將其帶到MBARI研究船Rachel Carson的海上,在蒙特利灣進行為期三天的開放水域試驗。

從MBARI的研究船Rachel Carson的甲板上啟動Mesobot。圖片來源:WHOI / Erik Olsen

在現場測試期間,Mesobot進行了五次潛水,每次潛水均在地表以下幾百米處。這些測試幫助設計人員在真實條件下測試車輛系統,并改進他們從滾動船側面發射車輛的方法。管理薄系繩提出了一個特定但預期的挑戰。Mesobot設計師兼首席工程師Dana Yoerger說:“Rachel Carson上的科學儀器套件以及專業的船舶操作和甲板工作對我們的成功至關重要。”

為了幫助密切關注車輛及其系繩,該團隊使用了MBARI的“SmartClump”,這是一組連接在系繩上的傳感器和相機。這為飛行員和科學家提供了一個開銷視角,使水下作業更安全,更有效。

最終,研究人員希望使用Mesobot對個體動物或動物群進行為期一天的研究,因為它們參與了“晝夜垂直遷移” - 地球上最大的動物遷徙。許多海洋動物(包括精致,柔軟的果凍)在黃昏時向海洋表面移動數百米,然后在黎明時降回深處。這種現象仍然知之甚少。研究人員希望Mesobot能夠在遷移過程中跟蹤個體動物,以了解更多關于他們如何以及為何經歷這種艱苦的日常旅程。

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