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许裕良,等:水下机器人在渔业中的应用现状与关键技术综述 3
之间)进行环境监测,Mesobot 机器人还能对移动
缓慢的水生动物进行跟踪监视(图 4)。另外,东京
大学 Maki 等
[14]
开发了使用多波束成像声呐对水生
动物进行跟踪的 AUV,免除了电子标签对水生动
物的影响。
图 3 Mesobot 的 3 维模型及在水下状态
Fig.3 3D model of Mesobot and its underwater state
lightweight
fiber optic cable
weights
smart
clump
图 4 Mesobot 跟踪水生动物示意图
Fig.4 Diagram of Mesobot tracking aquatic animals
图 5 麻省理工学院研制的 AMOUR V
Fig.5 AMOUR V developed by MIT
遥控式水下机器人(ROV)适用于近浅海渔业
环境和结构化、 工业化的淡水渔业环境
[15]
。 麻省
理工学院(MIT)计算机与人工智能实验室 Vasiles-
cu 等
[16]
研制了用于近浅海、淡水渔业环境的圆柱
形 ROV
——
AMOUR V(图 5),AMOUR V 通过调
节浮力与总重力间的平衡来实现悬停,其有效载
荷变化范围为 0~1 kg。 针对近浅海网箱养殖水体
大、养殖密度高(往往超过 20 万尾)的问题,挪威
科技大学(NTNU)的 Osen 等
[17]
制作了低成本的
ROV(图 6),使用 3 个小型螺旋桨推进器实现了横
移(sway)、进退(surge)与偏航(yaw)3 自由度
(DOF)的运动,对近浅海渔业的水下环境实现了
多因子的感知。 Huang 等
[18]
研制了适用于 4~5 m
水深环境的 ROV (图 7),该 ROV 专用于淡水渔业
环境监测。
图 6 挪威科技大学的水下机器人
Fig.6 An underwater robot from NTNU
图 7 西北农林科技大学渔业环境监测 ROV
Fig.7 A fishery environment monitoring ROV from Northwest
A&F University
考虑到 AUV 与 ROV 会惊吓水生动物的问题,
有研究者开发了具有仿生外形或基于仿生运动机
理的水下环境调查与水生动物监视专用机器人。图
8 为中国科学院自动化研究所(CASIA)研制的服
务于水生态环境建设的仿豹鲂鮄 BUV(biomimetic
underwater vehicle),该机器人可定点悬停并对多点
水质参数进行监测
[19]
。 图 9 为麦吉尔大学设计的
名为 AQUA 的第一代两栖环境监测 BUV,通过 6
片扁平脚蹼扑动实现水下浮游
[20]
。图 10 为麻省理
工学院设计的基于声学通信模块控制的软体机器
鱼 SoFi,SoFi 头部安装有鱼眼摄像机,可对水深处
于 0~18 m 范围内的鱼类进行观察而不造成惊扰,
SoFi 已对太平洋珊瑚礁附近的鱼类进行了实地跟踪
监视
[21]
。多数 BUV 体积较小,较 AUV、ROV 更容
易融入生物环境,能更好地适应渔业生产环境。