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追踪溢油的机器人浮标
发布时间: 2008-08-12 浏览次数:

  《今日日本》于8月1日报道了有关大阪大学研究开发的一款用于侦测海上溢油的机器人浮标原型。现在的原型被称作SOTAB(即"溢油自动追踪浮标" - Spiller Oil Tracking Autonomous Buoy的缩写),它是一个110千克重,同时装有GPS设备的机器人。这个圆柱形浮机器人标长2.7米,直径27厘米。据该项目研究小组组长称,这个机器人距离真正投入使用还需要有3年多的时间,他期望能将这些浮标安装在所有油轮的底部以便自动施放到海中,随时应对溢油事故的发生。
    该机器人浮标由大阪大学船舶工程系的加藤松岛 (Naomi Kato,水下机器人工程学博士)牵头,连同其实验室内的其它成员共同设计完成。他的"加藤实验室" (http://www.naoe.eng.osaka-u.ac.jp/~kato/index_e.htm)一直致力水下机器人技术的教育研究;水生动物生物力学在工程学方面的应用以及滞流场内的流体力学计算(computational hydrodynamics of viscous flow fields)。有关加藤教授机器人浮标研究方面的更多细节,可以参考其具体的研究课题 - 溢油自动追踪浮标系统的开发 (http://www.naoe.eng.osaka-u.ac.jp/~kato/chase_of_spilled_oil_e.htm)
    根据《今日日本》的报道,在介绍浮标的应用时,加藤教授这样说到:"由于俄罗斯库页岛地区的油田开发以及中国经济的持续增长,伴随而来的潜在船舶溢油事故将会对日本周边海域带来危害。而我们开发的这款机器人浮标将在此类事故发生时被部署到浮油区域周围。其所配备的感应器将利用浮油的粘稠性大于海水这一特点来分析周围水域以便发现浮动的油污。"
    机器人浮标的工作原理是:当浮标感测到已漂浮出溢油范围之外时,它将自动潜入到水下10米的深度,同时其所配备的4个高敏度摄像机将开始探测周围区域。这些摄影机将会捕捉由油污造成的阴影,而后在浮油区内自动浮出,利用4个鳍叶来进行转向漂浮。它将不断重复这个过程以便保持对油污的跟随,更可以在夜间通过开启灯光来实行不间断的24小时追踪。同时,它会提取水样以便判断浮油的含量。该设备还能利用GPS全球定位系统来调整自己的位置,并同时用无线电信号的方式来传输相关洋流、水温,风向和风速的数据信息。
    加藤教授表示,希望这种机器人浮标能在2-3年内实现商业化。"我们希望能将它的重量降低到30公斤并同时将电池寿命延长到3至4个星期,"加藤说到,"我们于2006年开始有关机器人浮标方面的研制开发工作,我们的梦想是有一天这种浮标机器人能够成为所有油轮的制式装备。"
    加藤博士认为应该有一套适当的制度体系来强制油轮装备这些浮标,并且在事故发生的时候自动将它们投入水中。当大型油轮配备有20个以上的此类浮标时就可以对事故作出及时地反应。加藤教授同时表示,由于现有设计所使用的电池仅能维持几个小时的作业时间,他正在考虑使用太阳能电池和潮汐能源技术,以便达到他所期望的维持3个星期作业时间的目标。加藤说到:"应到减小电池的体积以便节省能量,提升运动性能和降低能耗。"

有关加藤讲授研究的进一步信息请参考:
"仿生海洋运输工具的中间点/双鳍控制器" -- 《应用力学文摘》 (58卷,第4期,238-252页,2005年7月)
Median and Paired Fin Controllers for Biomimetic Marine Vehicles, published by Applied Mechanics Reviews (Volume 58, Issue 4, Pages 238-252, July 2005)
"溢油追踪浮标机器人的运动原理研究" -- Kaiyo Kogaku Shinpojiumu (CD-ROM, 2006)。
Study on motion of buoy robot chasing spilled oil, included in the Kaiyo Kogaku Shinpojiumu (CD-ROM, 2006)
"机械胸鳍的负荷特点" -- 《流体实验》春季刊(44卷,第5号,759-771页,2008年5月)
Load characteristics of mechanical pectoral fin, published by the Experiments in Fluids Springer journal (Volume 44, Number 5, Pages 759-771, May 2008)


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