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2019-08-07 14:15:06

革命性新海底机器人的首次海上试验

6月下旬,来自MBARI的研究人员与伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的工程师一起测试了一种新型的海底机器人,旨在开辟新的研究领域,即中海洋,也被称为海洋的暮光区。这种车型Mesobot起源于WHOI,在过去两年中得到了MBARI,斯坦福大学和德克萨斯州里奥格兰德河谷大学科学家和工程师的重要投入。Mesobot专门设计用于跟踪和研究游泳和漂移动物,距离地面1000米(3,300英尺),一次最多24小时。

Mesobot将扩大和扩大MBARI和其他机构以前的中间水工作。几十年来,由Bruce Robison和Steve Haddock等人领导的MBARI研究人员使用远程操作车辆(ROV)来研究这种中型动物。虽然很少见,但这些生物有助于支持金枪鱼和旗鱼等主要渔业,为鲨鱼和鲸鱼等其他大型动物提供食物,并通过将碳从地表移至深水来帮助调节地球气候。

该项目由国家科学基金会,WHOI,MBARI和位于TED的Audacious项目资助。

多机构团队设计的Mesobot对深海动物的破坏性要小于大多数ROV,配备低光4K摄像机,中频时动物不太明显的红灯,以及大型慢速螺旋桨。尽量减少水中的干扰。先进的计算机软件还允许车辆在日常垂直移动过程中一次最多24小时跟踪水下动物或物体。

这张照片显示了Mesobot跟踪MBARI试验罐中的模拟海洋动物(绳子上的白色物体)。图片来源:WHOI / Erik Olsen

Mesobot是ROV之间的混合体,ROV使用连接到水面舰艇的系绳进行动力和控制,以及自动水下航行器(AUV),其在地面编程并且在水下时无需人为干预即可操作。

在每次潜水开始时,操作员使用细纤维系绳从表面像ROV一样控制Mesobot。研究人员然后释放系绳并将其卷回到船上,而机器人继续作为AUV继续运行。

MBARI的工作人员参与了该项目的几个方面。首席工程师Kakani Katija,高级科学家Bruce Robison和机械工程师Brett Hobson参与了车辆的概念设计。该车的主计算机系统基于为MBARI的远程AUV开发的设计。动物跟踪系统由软件工程师Mike Risi,Katija和MBARI Adjunct以及斯坦福大学教授Steve Rock根据已经在几个MBARI ROV上测试过的系统设计。

在最近的实地计划中,该团队的工程师组装了Mesobot并在MBARI的巨大室内盐水测试罐中进行了测试。在确认车辆正常工作后,他们将其带到MBARI研究船Rachel Carson的海上,在蒙特利湾进行为期三天的开放水域试验。

从MBARI的研究船Rachel Carson的甲板上启动Mesobot。图片来源:WHOI / Erik Olsen

在现场测试期间,Mesobot进行了五次潜水,每次潜水均在地表以下几百米处。这些测试帮助设计人员在真实条件下测试车辆系统,并改进他们从滚动船侧面发射车辆的方法。管理薄系绳提出了一个特定但预期的挑战。Mesobot设计师兼首席工程师Dana Yoerger说:“Rachel Carson上的科学仪器套件以及专业的船舶操作和甲板工作对我们的成功至关重要。”

为了帮助密切关注车辆及其系绳,该团队使用了MBARI的“SmartClump”,这是一组连接在系绳上的传感器和相机。这为飞行员和科学家提供了一个开销视角,使水下作业更安全,更有效。

最终,研究人员希望使用Mesobot对个体动物或动物群进行为期一天的研究,因为它们参与了“昼夜垂直迁移” - 地球上最大的动物迁徙。许多海洋动物(包括精致,柔软的果冻)在黄昏时向海洋表面移动数百米,然后在黎明时降回深处。这种现象仍然知之甚少。研究人员希望Mesobot能够在迁移过程中跟踪个体动物,以了解更多关于他们如何以及为何经历这种艰苦的日常旅程。

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