【ZiDongHua 之创新自化成收录关键词：智能制造 全海深载人潜水器 智能机器人 工业机器人 工业物联网 人工智能 】
　　
　　“奋斗者”号全海深载人潜水器智能制造技术——“中国智能制造科技进展”案例展示
　　
　　进入21世纪，智能制造作为新一代信息技术与先进制造技术深度融合的新型生产方式，已然成为新一轮工业革命的核心驱动力。从自动化生产线到智能机器人，从大数据分析到物联网技术，从机器学习到人工智能的运用，智能制造正在不断推进传统制造业进入一个更加智能、高效、可持续的制造新时代。
　　
　　2017-2023年，中国科协智能制造学会联合体（IMAC）连续开展“中国智能制造科技进展案例研究”，共遴选出70项“中国智能制造科技进展”案例。成果领域涵盖高档数控机床与基础制造装备、工业机器人、汽车、航空航天、新一代信息技术、纺织、轨道交通、船舶及海工装备、能源装备、工程机械、农业机械、纺织、建筑焊接等制造业重点领域；技术领域涉及工业物联网平台、大数据管理系统、人工智能技术在工厂应用、智能制造设备、柔性智能制造产线、云制造系统、智能工厂、大规模定制平台等。
　　
　　近期，我们将展示智能制造的科技成果和创新应用，感受智能制造带给制造业的变革与创新。
　　
　　“奋斗者”号全海深载人潜水器智能制造技术
　　
　　深海蕴藏着地球上远未认知和开发的宝藏，但要得到这些宝藏，就必须在深海进入、深海探测、深海开发方面掌握关键技术。当前，“以深制浅”、“以深带浅”成为我国海洋高技术发展的战略选择。集中力量突破载人深潜技术、研发载人深潜装备，已成为我国充分发挥举国体制优势，抢占深海科技尤其是全海深载人深潜技术的制高点、构建海洋科技竞争优势并实现跨越式发展的必然选择。
　　
　　载人潜水器是一种能运载人员和设备往返于水面和海底之间，并能在水下进行高效探测、取样和作业的深潜装备。针对国家重大需求，在国家重点研发计划 “深海关键技术与装备”重点专项支持下，为形成适应极端高压环境的作业能力，中国船舶科学研究中心联合中国科学院沈阳自动化研究所、中国科学院声学研究所、中国船舶集团第七二五研究所等单位协同攻关研制的“奋斗者”号全海深载人潜水器，重点突破高精度航向控制、故障诊断、结构安全及用电安全监测、高速数字水声通信、新型钛合金材料的电子束焊接等关键技术，完成集基础研究、技术攻关、应用示范为一体的全链条创新，有力保障了关键部件的成功研制、潜水器作业过程中的健康监测，为潜水器的运行安全和作业效率提升发挥了不可替代的作用。其具体的创新点体现在：
　　
　　（1）创新开发新型电子束焊接工艺，确保了载人舱焊缝质量和强、韧性能全面达到设计技术要求。针对新型高强钛合金材料焊缝韧性优化难题，创新开发特色真空电子束焊接工艺，采用特色真空电子束自动焊接技术+缺陷控制技术完成95mm新型钛合金载人舱赤道缝焊接，在保证焊接质量的同时还有效提升了焊缝的韧性，制造出世界范围内载员多、尺寸大的全海深级载人舱。
　　
　　（2）构建了智能化的健康监测系统，有力保证了装备和人员的安全。全海深载人潜水器须承受超过110兆帕的海水压力，实时监测载人舱的结构安全、舱外复杂电气信号网络的用电安全对装备运行安全至关重要。突破了新型钛合金材料载人舱应变测量技术，成功研制超高压极限耐压结构长期安全监测装置，获得的实测数据精准、有效；建立了基于电气故障诊断的潜水器电气安全和载人舱结构腐蚀安全监测评估方法，成功研制的绝缘监测装置在海试及应用过程中实现了绝缘故障的有效检测。
 
　　
　　（3）提升了装备智能化水平，降低了潜航员劳动强度，提升了作业效率。针对测量数据量大，人工识别分析效率低的问题，突破了数据关联、报警信息自动筛查技术，实现潜水器智能化诊断，降低了潜航员故障分析的劳动强度；针对“奋斗者”号大惯量、工作环境复杂多变、地形复杂多样、海流扰动对精准操控的难题，突破了基于长短期记忆神经网络优化的动态稳定航行控制技术，实现定深、定高、定向高精度自动航行，提升了航行效率和对深渊复杂环境的响应能力；采用多进制不规则低密度奇偶校验码算法和稀疏化自适应Turbo均衡算法，提高了水声通信纠错能力和可靠性，实现峰值速率10 kbps、作用距离12 km可靠通信，在万米深度实现图像、数据、文字和语音等信息的传输。对于作业现场信息交互，决策至关重要。
　　
　　目前，本项进展已授权国家发明专利、软件著作权等30余项，展现了自主创新的实力，知识产权为项目的持续发展和推广应用提供了有力保障。
　　
　　本项科技进展实现了载人潜水器关键部件载人舱的极限制造、进一步提升了载人潜水器的安全性和作业效能，是“奋斗者”号优异总体性能的重要组成部分，目前，“奋斗者”号已累计执行超过300次下潜任务，共计服务30余家单位，其中万米级下潜25次，已有32人搭乘“奋斗者”号到达万米海底。在国际上优先对地球海洋最深处实施了1 m级分辨率的海底地形测量，与无人装备协同完成全球万米海底视频直播互动，树立了国际深渊深潜作业的新标杆。开辟了多个新的应用场景，已实施马里亚纳、爪哇、克马德克、迪亚曼蒂那、勘察加、穆绍等多个深渊海沟的深渊科考，取得的深渊样品、水体拥有量和数据世界领先，为开展不同深渊环境、地质与生命的对比研究提供了可靠好用的运载作业平台，为推动全球深渊深潜探索国际合作大计划奠定了坚实基础。
　　
　　本项科技进展带动了国内钛合金材料、声学通信定位、智能控制等深海装备核心技术的自主发展和重大进步，在深海油气、矿产、生物资源勘探开发等方面的应用前景十分广阔，为我国形成具有重大潜力与重要前景的战略性新兴和未来产业起到了牵引作用。