讓無人艇助力海洋強(qiáng)國夢

一潤

無人艇作為海面機(jī)器人系統(tǒng)及空天地海無人系統(tǒng)的重要跨域節(jié)點(diǎn)，可以去執(zhí)行危險以及不適宜有人船只執(zhí)行的任務(wù)。業(yè)內(nèi)專家指出，海岸測量測繪、海上搜尋救援、近海巡邏、反走私、保護(hù)航道以及在海界、橋梁、碼頭、石油鉆井平臺等海域（水域）執(zhí)行任務(wù)，今后都有望交由無人艇承擔(dān)。

每次開學(xué)，爸爸東拼西湊為我們籌足學(xué)費(fèi)，還會樂觀地對我們說：“別擔(dān)心學(xué)費(fèi)，只要你們愿意讀書，我們就是砸鍋賣鐵也供你們?！?/p>

筆者：聽說你小時候家境貧困，上學(xué)也挺艱難的？

彭艷（以下簡稱彭）：我1982年出生在沂蒙老區(qū)一個農(nóng)民家庭。小時候，家里生活很不寬裕，爸媽起早貪黑做豆腐，下午賣完豆腐再去附近工廠打零工，一天只能掙十來塊錢?？杉幢闳绱?，爸爸依然對生活充滿激情，經(jīng)常帶著我和姐姐跑到附近山上抓野兔、看風(fēng)景，讓我們的生活充滿樂趣。每次開學(xué)，爸爸東拼西湊為我們籌足學(xué)費(fèi)，還會樂觀地對我們說：“別擔(dān)心學(xué)費(fèi)，只要你們愿意讀書，我們就是砸鍋賣鐵也供你們?！卑职稚砩夏欠N不畏艱難、熱愛生活的激情，給了我強(qiáng)大的精神支撐。2000年，我的高考分超過一本線40多分，被沈陽建筑大學(xué)電氣工程及自動化專業(yè)錄取。

筆者：你在上大學(xué)期間經(jīng)常勤工儉學(xué)？

彭：讀大學(xué)期間，周末和寒暑假，我一天要做四五份家教。大一時春節(jié)回家，爸爸到車站接我時，我看到他戴的兩只手套不一樣，有一只還破了，眼淚忍不住流了出來。爸爸還像我小時候一樣，眼里閃著熱情的光芒，興致勃勃地說：“走，我?guī)銈冏ヒ巴萌?！”大學(xué)四年，爸爸一直是我學(xué)習(xí)的強(qiáng)大動力。畢業(yè)后，我考上了中國科學(xué)院沈陽自動化研究所機(jī)器人學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的碩博連讀，選擇了無人艇作為研究方向。

筆者：海洋智能無人艇在當(dāng)時是很冷門的課題，你怎么想到研究這個呢？

彭：經(jīng)常有人問我這個問題。其實(shí)，與無人艇結(jié)緣，源自我對藍(lán)色海洋的癡迷與敬畏。從學(xué)生時代起，我對海洋就有一種特殊的情結(jié)，對工科也非常感興趣。我國是海洋大國，擁有1.8萬公里的大陸海岸線和1.4萬公里的島嶼岸線以及幾百萬平方公里的水域面積。我們要實(shí)現(xiàn)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略，科技是核心競爭力，所以我選擇了研究海洋智能無人艇。無人機(jī)、無人車已經(jīng)有很多人在做了，我想挑戰(zhàn)一個更新奇、更有潛力的領(lǐng)域。我從小膽子比較大，信奉任何事只要肯做，就有50%的可能取得成功。

為了做出最先進(jìn)最實(shí)用的無人艇，10年間我有一半時間在海上度過

筆者：無人艇為什么以“精?！泵?？你們需要經(jīng)常在海上搞試驗(yàn)嗎？

彭：“精?！睙o人艇命名出自“精衛(wèi)填?！钡墓适?，寓意用精衛(wèi)填海的精神，打造出精準(zhǔn)執(zhí)行海上任務(wù)的無人艇。研發(fā)之初，因在國內(nèi)還屬于前沿領(lǐng)域，可供借鑒和參考的經(jīng)驗(yàn)很少，我們?nèi)孔约好?。剛開始，無人艇在避障、感應(yīng)等方面經(jīng)常出問題。為了確定產(chǎn)品可靠性，讓無人艇能在海上平穩(wěn)地“跑”起來并執(zhí)行任務(wù)，我們坐著工作船跟在無人艇后面一起出海，在海上一跑就是半天、一天。那時候，平均兩個月就有一次海試，我們的足跡遍布東海、南海、黃海。為了做出最先進(jìn)最實(shí)用的無人艇，10年間我有一半時間在海上度過。

筆者：你的“精?！毖邪l(fā)團(tuán)隊很年輕啊。

彭：我的團(tuán)隊平均年齡32歲，的確很年輕。作為團(tuán)隊的負(fù)責(zé)人，我可以這樣說，團(tuán)隊里除了小伙子，就是“女漢子”，大家在一起沒日沒夜地研究。能征善戰(zhàn)的成員主要是“80后”“90后”，這些年輕人特別能吃苦，既能探索國際學(xué)術(shù)前沿，又具有追求極致的工匠精神。無人艇是個大系統(tǒng)，每次出海都要十幾人甚至二十幾人相互協(xié)調(diào)。我盡力發(fā)現(xiàn)大家的特長，把每個人的優(yōu)勢都釋放出來?！熬！毕盗袩o人艇實(shí)現(xiàn)了中國無人艇在南海巡航和南極科考等關(guān)鍵領(lǐng)域從無到有的應(yīng)用，正是用“精衛(wèi)填?！本駬Q來的。

筆者：你們在技術(shù)上應(yīng)該遇到過不少困難吧？

彭：中國有7000多個島礁，有數(shù)十萬平方公里的海域深度還不到5米，測繪這些島礁的海圖，用吃水深的海測船是不行的，只能用無人艇來解決。無人艇吃水很淺，能夠?qū)崿F(xiàn)自主航行、自主避障、自主測繪。

但無人艇對島礁的測繪，技術(shù)上面臨不少困難。首先就是島礁周邊的水流紊亂，裂流、渦流很多，給無人艇帶來很大的干擾。因?yàn)闊o人艇運(yùn)用的是聲吶測繪，要求無人艇必須走直線?？蓫u礁周邊的浪很大，無人艇走直線特別困難。我就發(fā)明了一個新的辦法，通過無人艇上的雷達(dá)將它周邊的海浪信息收集起來，建成一個動態(tài)模型，叫擾動空間。無人艇上面有很多傳感器，我把它們的姿態(tài)測出來，形成一個姿態(tài)空間。姿態(tài)空間和擾動空間都不停變化，我只要把兩者對應(yīng)起來，找到一個映射關(guān)系，就可控制無人艇的糾偏量，讓它走得準(zhǔn)、走得直。其次是避障。我們在奔跑的時候，遇到另一個人跑過來，我們會估計自己的速度、方向和對方的速度、方向，然后通過大腦的判斷和反應(yīng)來避開他。海上的船舶也是利用這個原理，通過無人艇上的傳感器和雷達(dá)，把對方的信息估算出來，以實(shí)現(xiàn)移動避障。最后一個難點(diǎn)是無人艇的續(xù)航里程只有幾百公里，如果進(jìn)行遠(yuǎn)海航行作業(yè)的話，必須要跟母船配合著使用?？珊Ｉ巷L(fēng)浪大，無人艇作業(yè)完成之后再回到母船一直是很困難的事情。因?yàn)槟复蜔o人艇都晃得很厲害，讓兩邊的吊鉤對接，把無人艇吊上來，難度很大。這是個世界難題，美國也在研究。后來我們想了一個新方法，在無人艇上做一個拋射的牽引繩，需要回收的時候，無人艇就把牽引繩自動拋到母船甲板上，這樣工作人員就很容易將其回收了。

2018年，桑吉號油輪沉沒，僅半個小時，無人艇就成功完成沉船海域的應(yīng)急探測，為油輪打撈和事故后續(xù)處置提供了珍貴的數(shù)據(jù)

筆者：能否介紹一下無人艇對現(xiàn)實(shí)生活的意義？

彭：無人艇是在海面上移動的機(jī)器人。茫茫大海波濤洶涌，島礁周邊水流紊亂。無人艇作為海面機(jī)器人系統(tǒng)及空天地海無人系統(tǒng)的重要跨域節(jié)點(diǎn)，是改變未來海上游戲規(guī)則的顛覆性技術(shù)。作為一種無人操作的水面艦艇，它可以去執(zhí)行危險以及不適于有人船只執(zhí)行的任務(wù)，完成水文地理勘察、搜救、探測偵查、排雷、反恐等從民用到軍事等各種任務(wù)。業(yè)內(nèi)專家指出，海岸測量測繪、海上搜尋救援、近海巡邏、反走私、保護(hù)航道以及在海界、橋梁、碼頭、石油鉆井平臺等海域（水域）執(zhí)行任務(wù)，今后都有望交由無人艇承擔(dān)。

筆者：“精?！碧栄兄瞥晒?，有哪些應(yīng)用呢？

彭：2013年，我的課題組研發(fā)的精海1號無人艇一炮走紅——隨中國海事166海巡船赴南海巡航，承擔(dān)了對南海島礁海域的測量和檢測任務(wù)，不僅完成了對南海西沙及南海諸島礁的水下地形地貌及水文情況的測量，還完成了勘察相關(guān)航路、檢驗(yàn)海圖等航海資料準(zhǔn)確性的工作，實(shí)現(xiàn)了我國無人艇在南海第一次應(yīng)用。此后，“精?！毕盗袩o人艇屢立奇功：精海2號搭載在“雪龍”號上赴南極進(jìn)行科考任務(wù)，在南極羅斯海發(fā)現(xiàn)了適合“雪龍”號拋錨的新錨地，并探明了其12平方公里水域下地形測繪資料;精海3號隨“向陽紅19號”赴東海進(jìn)行大范圍海圖測繪，填補(bǔ)了島礁群海域、淺灘測繪空白;精海4號用于內(nèi)河湖泊環(huán)保、水利、生態(tài)監(jiān)測……精海8號作為一艘輕量型無人艇具有路徑規(guī)劃、導(dǎo)航避障、目標(biāo)識別等功能，執(zhí)行任務(wù)全面。2017年8月，“精?！毕盗袇⒓又袊谝粚脽o人船國際比賽，榮獲大賽“優(yōu)秀技術(shù)獎”，還獲得世界機(jī)器人大會組委會特別獎。2018年1月，桑吉號油輪在東海撞船沉沒，現(xiàn)場彌漫著有毒氣體，人不能進(jìn)入。精海3號、7號兩型無人艇被緊急調(diào)撥至沉船核心區(qū)，進(jìn)行沉船探測以及污水取樣。僅半個小時，無人艇就成功完成沉船海域的應(yīng)急探測，為油輪打撈和事故后續(xù)處置提供了珍貴的數(shù)據(jù)。這是世界上首次采用無人艇完成凝析油泄漏事故的應(yīng)急探測。在國家需要的時候，我們的科技成果隨時可以發(fā)揮作用，我覺得特別自豪。

筆者：有人說你有“兩個孩子”——無人艇與兒子，你對此怎么看？

彭：無人艇確實(shí)就像我的另一個孩子。2009年我博士畢業(yè)就開始在大洋大海邊測試無人艇，參與到了上海大學(xué)國家重點(diǎn)學(xué)科羅均、謝少榮教授的團(tuán)隊，從事智能無人艇和仿生控制方面的研究。我兒子2012年出生，可以說我們母子都是伴著無人艇長大的，因?yàn)槲页е暧椎膬鹤雍推牌乓黄鸪霾?。兒子出生不滿5個月，我就帶上他和婆婆出差到現(xiàn)場。在上海時，我就把兒子“寄存”到實(shí)驗(yàn)室旁開辟的親子間，讓玩具陪伴孩子。每每半夜收工，我兒子總是以各種姿勢在躺椅上沉睡。無人艇與兒子，都是我親生的。

筆者：你是中國無人艇研制領(lǐng)域的翹楚，獲得過不少榮譽(yù)和獎勵吧？

彭：從事無人艇研制以來，我確實(shí)獲得了不少榮譽(yù)，如上海市青年拔尖人才、上海市晨光學(xué)者、上海市巾幗創(chuàng)新標(biāo)兵、全國三八紅旗手、全國婦代會代表……但我更看重的，是“精海”系列無人艇獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎、上海市科技進(jìn)步一等獎、第17屆中國國際工業(yè)博覽會創(chuàng)新金獎等。

2019年《花開中國-時代女性盛典》“三八”國際婦女節(jié)特別節(jié)目，我有幸作為中國杰出女性的四名代表之一受邀參加?，F(xiàn)場，我和團(tuán)隊中的“精海十大女將”齊聲唱響《鏗鏘玫瑰》。我們都十分慶幸生在這樣一個國家大力發(fā)展海洋事業(yè)的時代，我們有幸加入其中貢獻(xiàn)自己的力量，感覺特別自豪。

〔編輯：潘金瑞〕