水下机器人是什么？水利工程中水下机器人应用分析

1.水下机器人是什么

水下机器人是多技术集成的用于水下活动的机器人，其融合了流体力学、材料科学、智能控制、传感技术、能源技术、通信技术、水下目标辨识和人工智能等前沿科技，研发水平高低往往标志着一个国家的整体科技实力。

2.水利工程中水下机器人应用

(1)闸门检测：为了防止闸门有异物而造成闸门即放不下去也收不回来的危险状态，需要在收放闸门前对闸槽提前进行认真的观察检测，再三确认对闸门没有影响的情况下，才能落放闸门。将Saab公司的Seaeye FALCON机器人应用于小湾水电工程闸门的检测，收到了良好的效果，积累了工程经验。

(2)坝体检测：水利大坝混凝土表面包括在水下部分随着时间推移，不可避免会出现裂缝、空洞等缺陷，尤其是在大坝刚建好服役的初期内部压力的释放，裂缝产生的速度会加剧，需要进行及时定期检查。有学者用ROV在永康三渡溪水库、杨溪水库、金华沙畈水库等工程的大坝水下进行了实际检查。实际检测中，为了对可能发现的缺陷进行精准定位以及作业的分布进行，对大坝防渗面进行了人工分块分区，并且通过水平方向上的岸上桩号以及垂直方向的水深传感器进行精确定位。

(3)消力池或水垫塘底板检测：消力池或水垫塘是常见的消能形式之一，受到泄洪过程的冲击，消力池或水垫塘的底板不可避免会出现表面蜂窝麻面、错台挂帘、气泡等缺陷，进而对大坝带来安全隐患。

3.水利工程中水下机器人应用的发展趋势

(1)全自主水下机器人检查：遥控水下机器人需要由电缆与母船相连，电缆承担供能和通讯介质两项功能，根据检测深度实现电缆收放，细长的电缆悬在水下成为水下机器人最脆弱的部分，大大限制了机器人的工作半径和工作效率，在应用过程中往往出现线缆易缠绕及难以发现大坝渗漏点等问题。随着人工智能、控制技术的发展，基于AUV 技术的水利检测技术，将逐步完善，可以完全自主完成水下检测任务，无需人工干预，最大限度地提高了工作效率，以及缆绳带来的不便。

(2)内部检查：目前，水下机器人系统在工程实际中只能发现工程设施的表面情况，无法检查内部缺陷。另一方面，在水体浑浊和表面附着物较多的条件下仅依靠声纳系统无法实现细致的缺陷检查，对裂缝、空洞等一些常规表面缺陷，无法准确测量其长度、宽度、深度，大大限制了水下机器人的检测应用场景。随着水下无损探伤工艺和设备的提升，水下机器人检修系统将携带更丰富的无损探伤设备，对缺陷进行更加准确的判断，来指导修复工作。

(3)水下维修：在漫湾水电站的工程实践中，已经采用水下浇筑混凝土的方法对水垫塘底板进行补强加固，并取得了良好的效果。随着水下机器人负载能力和本体稳定性的增强，操作结构的更加灵活，水下机器人将不但具备水下检测的功能，还将越来越多搭载各种机械手和水下工具，替代潜水员进行水下加固维修的工作，能够有效应对坝前淤积和发电站进水口拦污栅前杂物的清理工作、泄洪涵洞及闸门的密闭、泄洪检修闸门门槽的维修工作，进一步增强水利水电工程的运维水平。

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