Anhui Xinhua Senior Technical School
Projektidee
Unterwasserroboter wurden in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts entwickelt und sind extrem einsatzfähige Roboter, die unter Wasser arbeiten. Sie können in das Wasser eintauchen, um Menschen bei der Durchführung bestimmter Operationen zu ersetzen, und sind auch als unbemannte, ferngesteuerte Tauchfahrzeuge bekannt. Sie werden hauptsächlich in der Seenotrettung eingesetzt. Aufgrund der rauen und gefährlichen Unterwasserumgebung und der begrenzten Tauchtiefe für Menschen werden Unterwasserroboter zunehmend zu einem wichtigen Instrument für die Erschließung der Ozeane. Darüber hinaus können Unterwasserroboter regelmäßige oder unregelmäßige Inspektionen von Wasserstraßen, Übungsgeländen und Schiffsmanövern durchführen, um die Sicherheit von Operationen in diesen Gewässern zu gewährleisten. Bemannte Tauchboote werden durch manuelle Eingabe von Signalen zur Steuerung verschiedener Bewegungen betrieben, und Taucher und Wissenschaftler beobachten die äußere Umgebung direkt durch Beobachtungsfenster. Der Vorteil ist, dass verschiedene wichtige Entscheidungen manuell getroffen werden, was die Bewältigung komplexer Probleme erleichtert. Allerdings steigt auch die Gefahr für die Sicherheit von Menschenleben. Da ausreichend druckfester Raum, zuverlässiger Lebensschutz und Lebenserhaltungssysteme für bemannte Fahrzeuge erforderlich sind, bringt dies ungünstige Faktoren wie Größe, Komplexität, hohe Kosten und begrenzte Arbeitsumgebung für das Tauchfahrzeug mit sich.
Konzept
Ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug (AUV), auch bekannt als autonomer Unterwasserroboter oder intelligenter Unterwasserroboter, ist ein Roboter, der verschiedene Technologien wie künstliche Intelligenz, Detektion und Erkennung, Informationsfusion, intelligente Steuerung und Systemintegration in ein und dasselbe Unterwasserfahrzeug integriert. Ohne menschliche Kontrolle in Echtzeit trifft das AUV autonom Entscheidungen und steuert, um vorgegebene Aufgaben und Missionen in komplexen Meeresumgebungen zu erfüllen. Es handelt sich um eine Entwicklung von der einfachen Fernsteuerung zur Überwachung, d.h. es wird eine hierarchische Steuerung zwischen dem Computer des Mutterschiffs und dem Computer des Unterwasserfahrzeugs implementiert. Er kann Beobachtungsinformationen verarbeiten und Umwelt- und interne Zustandsmodelle erstellen. Der Bediener gibt Befehle durch prozessorientierte abstrakte Symbole oder Sprache über ein Mensch-Computer-Interaktionssystem aus und empfängt die vom Computer verarbeiteten Informationen, um den Betriebs- und Handlungsprozess des Tauchfahrzeugs zu steuern und Fehler zu beheben. Der Bediener weist lediglich die Gesamtaufgabe zu, und der Roboter kann auf der Grundlage der Erkennung und Analyse der Umgebung automatisch Aktionen planen, Hindernissen ausweichen und bestimmte Aufgaben autonom erledigen. Allgemein gesprochen sind Unterwasserroboter, auch als Tauchfahrzeuge bekannt, Geräte, die den Menschen ersetzen können, um bestimmte Aufgaben in unbekannten und schwierigen Meeresumgebungen zu erledigen. Die komplexen Meeresumgebungen wie Wind, Wellen, Strömungen und Tiefwasserdruck beeinträchtigen die Bewegung und Steuerung von Unterwasserrobotern erheblich und erschweren die Kommunikation und Navigation. Dies ist auch der größte Unterschied zwischen Unterwasserrobotern und Landrobotern und der Hauptfaktor, der derzeit die Entwicklung von Unterwasserrobotern behindert. In Bezug auf das Aussehen sind die meisten Unterwasserroboter derzeit rahmenförmig oder wie U-Boote rotierende schlanke Körper. Mit der kontinuierlichen Entwicklung der biomimetischen Technologie werden sich Unterwasserroboter, die Fischformen und sogar Bewegungsarten nachahmen, weiter entwickeln. Kabellose Unterwasserroboter stellen den aktuellen Entwicklungstrend bei Unterwasserrobotern dar. Aus der Perspektive der Typen können Unterwasserfahrzeuge in zwei Kategorien unterteilt werden, je nachdem, ob sie bemannt sind oder nicht: bemannte Unterwasserfahrzeuge und unbemannte Unterwasserfahrzeuge. Unbemannte Unterwasserfahrzeuge (ROVs) lassen sich anhand ihrer Kommunikationsmethoden mit Oberflächenunterstützungssystemen in kabelgebundene ferngesteuerte Fahrzeuge (ROVs) und unbemannte Unterwasserfahrzeuge (UAVs) einteilen. Es gibt zwei Arten von autonomen Unterwasserfahrzeugen (AUVs). Die kabelgebundenen Unterwasserroboter werden alle ferngesteuert und lassen sich anhand ihrer Bewegungsarten in drei Typen unterteilen: geschleppt, (unter Wasser) mobil und schwimmend (selbstfahrend). Bei kabellosen Unterwasserrobotern handelt es sich im Allgemeinen um autonome Roboter (auch als intelligente Roboter bezeichnet), die vorgegebene Aufgaben auf der Grundlage ihrer eigenen autonomen Entscheidungs- und Steuerungsfähigkeiten effizient erledigen können, was bis zu einem gewissen Grad den aktuellen Entwicklungstrend bei Unterwasserrobotern darstellt.
Realisierung
Die Entwicklung der Informationstechnologie hat zu raschen Fortschritten im Spitzenbereich der intelligenten Roboter geführt. Japan ist das Land mit der weltweit größten Produktion, dem größten Absatz und dem größten Einsatz von Industrierobotern. Fortschrittliche serviceorientierte Roboter integrieren Hardware, Software, verschiedene Sensoren, Treiber und Steuerungen und werden gemeinsam von Mitgliedern der Industrie und der Wissenschaft entwickelt. Die jüngste Marktsituation verschiedener Serviceroboter in Japan bietet eine gute Referenz für inländische Roboter. Um diese Errungenschaft der Informationstechnologie erfolgreich im praktischen Leben anzuwenden, neue Entwicklungen mit Technologie voranzutreiben und den Bedürfnissen der zukünftigen Gesellschaft nach Talentförderung gerecht zu werden, hat Chinas Bildungsministerium beschlossen, den Kurs „Einfache Roboterherstellung“ zunächst in normalen Oberschulen anzubieten. Die Robotertechnologie verkörpert umfassend den Inhalt der Informationstechnologie und macht den Unterricht in Computersprache und Programmierung intuitiver, anschaulicher und interessanter. Es ist möglich und unvermeidlich, die Ausbildung mit intelligenten Robotern in die Grund- und Sekundarschulen zu bringen. Zurzeit ist die Anwendung von intelligenten Lehrrobotern in China aufgrund der Technologie, der Finanzierung und des Einflusses des traditionellen Denkens noch nicht weit verbreitet. Mit der zunehmenden Kaufkraft der Verbraucher und der kontinuierlichen Verbesserung ihres Verständnisses von intelligenten Lehrrobotern ist jedoch davon auszugehen, dass die Anwendung intelligenter Roboter in China breite Marktentwicklungsaussichten haben wird.
Funktion
Die Unterwasserbewegung und der Betrieb des Tauchfahrzeugs werden vom Bediener auf dem Überwasserfahrzeug gesteuert und überwacht. Sie versorgen den Hauptkörper über Kabel mit Strom und tauschen Informationen mit ihm aus. Repeater können die Beeinträchtigung der Bewegung des Hauptkörpers durch Kabel reduzieren. Der neue Typ von Tauchfahrzeugen hat sich von der einfachen Fernsteuerung zur Überwachung entwickelt, d.h. der Computer des Mutterschiffs und der Computer des Tauchfahrzeugs führen eine hierarchische Steuerung durch. Er kann Beobachtungsinformationen verarbeiten und Umwelt- und interne Zustandsmodelle erstellen. Die Bediener verwenden prozessorientierte abstrakte Symbole oder eine abstrakte Sprache, um über ein Mensch-Computer-Interaktionssystem Befehle zu erteilen, und erhalten von den Computern verarbeitete Informationen, um den Betrieb und den Aktionsprozess des Tauchfahrzeugs zu überwachen und zu beheben. Beginn der Entwicklung eines intelligenten Unterwasserrobotersystems. Der Bediener gibt nur die Gesamtaufgabe vor, und der Roboter kann automatisch Aktionen planen, Hindernissen ausweichen und bestimmte Aufgaben auf der Grundlage der Erkennung und Analyse der Umgebung autonom erledigen.
Innovation und Nachhaltigkeit
Auf der Grundlage von Überlegungen zu technologischen Barrieren, Kaufkraft der Verbraucher und Verbrauchskonzepten segmentieren wir hauptsächlich die geografische Situation, um den richtigen Markt auszuwählen. Die Umfrageergebnisse zeigen, dass die Region Ostchina die größte Nachfrage nach intelligenten Robotern hat. Das liegt vor allem an der entwickelten Wirtschaft und der ausreichenden Kaufkraft in dieser Region. Qualitativ hochwertige Arbeitskräfte sind rar, und es besteht eine Vorliebe für Hochleistungsprodukte und ein Schwerpunkt auf Leistung und Service. Ein hohes Maß an Offenheit, eine rasche Entwicklung der kulturellen Kompetenz und eine leichte Akzeptanz neuer High-Tech-Produkte.
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