Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị rôbốt ngầm phục vụ thăm dò, khảo sát các công trình trên biển

Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án: Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt được Ghi chú* Tính toán thiết kế robot ngầm Bản thiết kế robot ngầm phần cơ khí - Lý do thay

QUÂN CHỦNG HẢI QUÂN

HỌC VIỆN HẢI QUÂN -o0o -

NHIỆM VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ

VỀ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NHIỆM VỤ

“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ROBOT NGẦM PHỤC VỤ THĂM DÒ, KHẢO SÁT

CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN BIỂN”

Chủ nhiệm nhiệm vụ: TS Phan Văn Vân

8480

Khánh Hòa, 2010

QUÂN CHỦNG HẢI QUÂN

HỌC VIỆN HẢI QUÂN -o0o -

NHIỆM VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ

VỀ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NHIỆM VỤ

“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ROBOT NGẦM PHỤC VỤ THĂM DÒ, KHẢO SÁT

CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN BIỂNCHỦ NHIỆM NHIỆM VỤ

Đại tá Phan Văn Vân

CƠ QUAN CHỦ TRÌ

Đại tá Trần Đình Việt

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Khánh Hòa, 2010

QUÂN CHỦNG HẢI QUÂN

HỌC VIỆN HẢI QUÂN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Khánh Hòa, ngày tháng năm 2010

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ HỢP TÁC QUỐC TẾ

I THÔNG TIN CHUNG

Họ và tên: Phan Văn Vân

Ngày, tháng, năm sinh: 18/02/1961 Nam/ Nữ: Nam

Học hàm, học vị: Tiến sĩ

Chức danh khoa học: Chức vụ: Phó giám đốc

Điện thoại: Tổ chức: 58 3881423; Nhà riêng: 58 3882214;

Mobile: 0905177765 Fax: E-mail: phanvanvan@gmail.com

Tên tổ chức đang công tác: Học viện Hải quân

Địa chỉ tổ chức: 30, Trần Phú, Vĩnh Nguyên, Nha Trang, Khánh Hòa

Địa chỉ nhà riêng: 75/6/22 Dã Tượng, Nha Trang, Khánh Hoà

3 Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Học viện Hải quân

Điện thoại: 069 754 601 Fax:

E-mail: Website: Địa chỉ: 30, Trần Phú, Vĩnh Nguyên, Nha Trang, Khánh Hòa

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Phạm Hồng Thuận

Số tài khoản: Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Khánh Hoà

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Quốc phòng

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

+ Phần mua thiết bị, máy móc tăng: 121 triệu đồng

+ Phần nguyên vật liệu, năng lượng giảm: 57,750 triệu đồng

+ Cử thêm một đoàn ra học tập tăng: 58,869 triệu đồng

+ Đoàn vào giảm số thành viên còn 1 người giảm: 72,671 triệu đồng

+ Một số mục chi khác không sử dụng giảm:41,383 triệu đồng

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:

(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn,

phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn

bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

Số

TT

Số, thời gian ban

2 QĐ số

823/QĐ-BKHCN ngày

22/5/2007

Quyết định của Bộ trưởng Bộ KHCN

về việc phê duyệt danh mục và kinh phí thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc

tế về khoa học và công nghệ theo Nghị định thư năm 2007

3 Biên bản ngày Biên bản họp HĐ KHCN cấp Nhà

06/2/2007 nước đánh giá kết quả bảo vệ thuyết

minh đề cương nhiệm vụ hợp tác quốc

tế theo nghị định thư với nước ngoài

4 Hợp đồng số

23/2007/HĐ-NĐT

Hợp đồng thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc tế về KH&CN theo nghị định thư giữa Bộ KHCN và Học viện Hải quân/ QCHQ/Bộ Quốc phòng

6 Công văn số

1452/BKHCN-KHCNN ngày

17/6/2009

Công văn của Bộ trưởng Bộ KHCN

về việc đề nghị điều chỉnh và gia hạn thời gian thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc tế theo nghị định thư

vụ hợp tác quốc tế theo nghị định thư

8 Công văn số

3256/BKHCN-KHCNN ngày

23/12/2009

Công văn của Bộ trưởng Bộ KHCN

về việc đề nghị gia hạn thời gian thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc tế theo nghị định thư

4 Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

Tính toán thiết kế robot ngầm

Bản thiết

kế robot ngầm phần

cơ khí

- Lý do thay đổi (nếu có):

Nhà máy Z753 đã không thể phối hợp thực hiện nhiệm vụ như trong thuyết minh do việc chế tạo robot là đơn lẻ nên không phù hợp với tình hình sản xuất của nhà máy

5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm)

Nội dung tham gia chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 Phạm Hồng

Thuận

Phan Văn Vân Chủ nhiệm

nhiệm vụ, thiết kế, phân tích hệ thống

2 Phan Văn Vân Nguyễn Lê

Văn

Thư kí nhiệm

vụ, tổ chức thực hiện, tham gia thiết

kế phần cơ khí

3 Phạm Đăng

Kí

Nguyễn Xuân Phú

Thiết kế, chế tạo phần cơ khí, hệ thống điều khiển

4 Phạm Văn

Kính

Phạm Văn Tuấn

Thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển

Tham gia xây dựng quy trình công nghệ

5 Nguyễn Tiến

Long

Nguyễn Tiến Long

Tham gia xây dựng phần cơ

sở lí thuyết

Bình

Tham gia thiết kế phần

cơ khí Tham gia xây dựng quy trình công nghệ

dựng phần cơ

sở lí thuyết, báo cáo tổng kết

- Lý do thay đổi (nếu có): Một số cá nhân đã đăng kí tham gia thực hiện

đề tài nhưng do bận công tác không thể tham gia được

1 Đoàn ra 4 người 8/2007 Đoàn ra 4 người, 10 ngày

vào 12/2007 Địa điểm:

Trường đại học quốc gia đóng tàu Ukraina, thành phố Nhicolaev, Ukraina Hợp đồng phối hợp nghiên cưu, chế tạo với đối tác

2 Đoàn vào 2 người 12/2007 Đoàn ra 2 người 12 ngày vào

tháng 11/2009 Địa điểm:

Trường đại học quốc gia đóng tàu Ukraina, thành phố Nhicolaev, Ukraina Học tập

về thiết kế, chế tạo robot ngầm

vào tháng 3/2010 Địa điểm:

Học viện Hải quân, Nha Trang, Khánh Hòa Đánh giá việc hợp tác thiết kế, chế tạo robot ngầm

- Lý do thay đổi (nếu có):

+ Đoàn ra tăng thêm một do cần đến nơi để tham quan và học tập về việc thiết kế, chế thạo robot ngầm

+ Đoàn vào giảm bớt số lượng người do phía bạn không bố trí được thời gian

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

(Nội dung, thời gian, kinh

phí, địa điểm ) Ghi chú*

1

2

- Lý do thay đổi (nếu có):

8 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài)

1 Nghiên cứu tổng quan các

loại Robot ngầm hiện có trên

thế giới và đề xuất một mẫu

và phương án nghiên cứu

6,7/2007 8/2007 Phan Văn

Vân, Trần Văn Bốn, Nguyễn Tiến Long

2 Thiết kế mẫu robot kiểu thủy

động

8-11/2007 8-12/2007 Phan Văn

Vân, Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Lê Văn, Lê Thanh Bình Chế tạo mẫu thử robot ngầm

kiểu thủy động

3-7/2008 1-8/2008 Phan Văn

Vân, Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Lê Văn, Thử nghiệm mẫu thử 9-11/2008 9-12/2008 Phan Văn

Vân, Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Lê Văn, Phối hợp với đối tác thiết kế

mẫu robot kiểu khung

12/2008-4/2009

Phan Văn Vân, Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Lê Văn, Phạm Văn Tuấn Chế tạo mẫu thử robot kiểu 5-12/2009 Phan Văn

khung Vân,

Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Lê Văn, Phạm Văn Tuấn

Vân, Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Lê Văn, Phạm Văn Tuấn

- Lý do thay đổi (nếu có): Do việc thử nghiệm mẫu thử thứ nhất robot kiểu

thủy động không đáp ứng được các yêu cầu đặt ra nên cần thiết phải thay đổi

thiết kế sang kiểu khung

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

Thực tế đạt được

- Lý do thay đổi (nếu có): Do việc thử nghiệm mẫu thử thứ nhất robot kiểu

thủy động không đáp ứng được các yêu cầu đặt ra nên cần thiết phải thay đổi

thiết kế sang kiểu khung và chế tạo mẫu thử theo thiết kế này

Yêu cầu khoa học cần đạt

Số

kế hoạch

Thực tế đạt được

Số lượng, nơi công bố

(Tạp chí, nhà

xuất bản)

1 Bản thiết kế robot kiểu

khung và kiểu thủy

động

1 1

- Lý do thay đổi (nếu có):

d) Kết quả đào tạo:

Số lượng

Số

TT

Cấp đào tạo, Chuyên

hoạch Thực tế đạt được

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

1 Thạc sỹ

2 Tiến sỹ

- Lý do thay đổi (nếu có):

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống cây trồng:

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

2

- Lý do thay đổi (nếu có):

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

Đã làm chủ được công nghệ chế tạo một mẫu robot ngầm quan sát kiểu khung hoàn chỉnh, trong đó đã xử lí được vấn đề làm kín nước thiết bị ở độ sâu lớn, xử lí vấn đề truyền tín hiệu trên dây dẫn trong môi trường nước

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

Sản phẩm nếu áp dụng vào thực tế sẽ măng lại hiệu quả kinh tế và xã hội đó là giảm bớt vất vả cho người làm việc dưới nước sâu

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:

Số

Ghi chú

(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…)

hiện nhiệm vụ 4 tháng năm 2008 và 8 tháng năm

2009

hiện nhiệm vụ thời gian

MỤC LỤC

Trang

Danh mục các bảng 3

Danh mục các hình, đồ thị, ảnh 3

Mở đầu 6

Chương 1 Tổng quan về các loại robot, thiết bị ngầm với các mục đích khác nhau ở trên biển 10

1.1 Phương tiện ngầm điều khiển từ xa 10

1.2 Phương tiện ngầm tự hoạt (AUV) 22

Chương 2 Cơ sở lí thuyết thiết kế robot ngầm 30

2.1 Các cơ sở để thiết kế robot ngầm tự hành điều khiển từ xa bằng hữu tuyến 30

2.2 Các bài toán cần giải khi thiết kế robot ngầm 32

2.3 Cơ sở lí thuyết về động lực học robot ngầm 33

2.4 Cơ sở thiết kế thân vỏ robot 42

2.5 Cơ sở lí thuyết tính toán hệ thống động lực của thiết bị ngầm 46

2.6 Cơ sở lựa chọn thiết bị dẫn đường cho robot 57

2.7 Cơ sở tính toán và lựa chọn các phương pháp quan sát và dò tìm mục tiêu trong nước 65

2.8 Các phương pháp truyền dẫn thông tin từ robot lên trạm điều khiển 71

2.9 Phương pháp chiếu sáng và các thiết bị đảm bảo ánh sáng khi quan sát dưới biển 75

2.10 Tính toán khả năng cung cấp năng lượng cho robot 80

2.11 Cơ sở thiết kế trạm điều khiển trung tâm 88

Chương 3 Nghiên cứu thiết kế, chế thử thiết bị robot ngầm phục vụ khảo sát các công trình trên biển 92

3.1 Yêu cầu kĩ thuật của robot ngầm 92

3.2 Thiết kế chế tạo thân vỏ robot 94

3.3 Thiết kế, chế tạo hệ thống động lực 99

3.4 Tính toán, lựa chọn các thiết bị dẫn đường 104

3.5 Tính toán, lựa chọn thiết bị quan sát 105

3.7 Thiết kế, lựa chọn và chế tạo hệ thống cung cấp, truyền phát

và thu nhận thông tin 112

3.8 Thiết kế, chế tạo hệ thống cung cấp năng lượng cho robot 114

3.9 Thiết kế trạm điều khiển trung tâm 120

Chương 4 Thử nghiệm thiết bị robot ngầm, phân tích đánh giá kết quả nghiên cứu 130

4.1 Yêu cầu kĩ thuật đối với thiết bị robot ngầm 130

4.2 Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm 130

4.3 Thử nghiệm trên biển 134

4.4 Tính năng kĩ thuật của robot 137

4.4 Phân tích đánh giá kết quả nghiên cứu 138

Kết luận và kiến nghị 142

Tài liệu tham khảo 144

Phụ lục 147

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 2.1 Các giá trị của cosin chỉ phương của các góc

1 Hình 1.1 Một robot ngầm đang kiểm tra đường ống dưới biển 15

2 Hình 1.2 Robot ngầm quan sát lớp RovBuilder mini-150 của

3 Hình 1.3 Robot ngầm lấy mẫu dưới biển bằng tay máy 18

4 Hình 1.4 Robot ngầm dò tìm thủy lôi Sopro 19

5 Hình 2.1 Sơ đồ cơ bản của thiết bị robot ngầm nhẹ 32

6 Hình 2.2 Hệ tọa độ xác định vị trí của robot ngầm 33

15 Hình 2.11 Sơ đồ một trạm điều khiển trung tâm của robot ngầm 90

16 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lí thiết bị robot ngầm cần chế tạo 93

17 Hình 3.2 Sơ đồ tuyến hình robot hình thuỷ động 94

18 Hình 3.3 Thân vỏ robot HVHQ 01 theo tuyến hình thuỷ động 95

TT Kí hiệu Tên hình Trang

19 Hình 3.4 Thân vỏ robot HVHQ 02 theo tuyến hình hình hộp

26 Hình 3.11 Động cơ lên xuống robot HVHQ 02 103

27 Hình 3.12 Hệ động lực sau khi lắp vào khung robot HVHQ 02 104

28 Hình 3.13 La bàn kĩ thuật số CMPS03 104

29 Hình 3.14 Cảm biến đo sâu 5436 Wurenlos 105

30 Hình 3.15 Camera quan sát và sơ đồ gá lắp trên giá robot

HVHQ 01

106

31 Hình 3.16 Camera và hộp đựng của robot HVHQ 02 đã lắp ráp 108

32 Hình 3.17 Động cơ điều khiển hoạt động camera robot HVHQ

35 Hình 3.20 Bộ chuyển đổi tín hiệu video BAMUM 113

36 Hình 3.21 Bộ ghi tín hiệu video AVTECH 113

37 Hình 3.22 Màn hình quan sát và trạm điều khiển trung tâm 114

38 Hình 3.23 Sơ đồ hệ thống cung cấp năng lượng trên thân robot

40 Hình 3.25 Dây cáp gồm các dây cấp nguồn, dây tín hiệu và

dây chịu lực có sức nổi dương

118

42 Hình 3.27 Trạm điều khiển trung tâm kiểu tủ đặt trên tàu 121

43 Hình 3.28 Trạm điều khiển trung tâm kiểu hộp 121

TT Kí hiệu Tên hình Trang

44 Hình 3.29 Sơ đồ bố trí bề mặt hộp điều khiển trung tâm 122

45 Hình 3.30 Các bảng mạch điện tử xử lí tín hiệu bên trong hộp

điều khiển

122

46 Hình 3.31 Sơ đồ điện của hộp điều khiển trung tâm 123

47 Hình 3.32 Lưu đồ thuật toán của bộ điều khiển trung tâm robot

54 Hình 4.3 Đưa robot ngầm vào bể thử áp 132

55 Hình 4.4 Đồng hồ đo áp khi tiến hành thử robot ngầm trong bể

thử áp

133

56 Hình 4.5 Thử nghiệm robot ngầm trên biển 135

57 Hình 4.6 Robot đang thực hiện lặn quan sát cầu cảng 135

58 Hình 4.7 Thử nghiệm tính năng lặn sâu của robot ngầm 136

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam có một bờ biển dài hơn 3000 km với vùng biển rộng gấp 3 lần đất liền Ngày nay, các hoạt động kinh tế, khoa học và bảo vệ chủ quyền trên biển diễn ra rất sôi động Hàng loạt công trình như cầu cảng, dàn khoan, đường ống dẫn dầu, nhà dàn đã và đang được xây dựng trên biển Trong quá trình xây dựng và khai thác các công trình trên đã nảy sinh một nhu cầu rất lớn về việc tiến hành thăm dò, khảo sát và tiến hành các công việc dưới nước Các vùng cửa sông, các khu vực cảng biển cũng cần được thăm dò, khảo sát phục vụ cho các nghiên cứu cũng như chuẩn bị hiện trường khi xây dựng các công trình Đối với nhiệm vụ quân sự, rà phá thuỷ lôi, làm sạch các vùng nước sau chiến tranh và thực hiện các nhiệm vụ tác chiến như chuẩn bị chiến trường cho đổ bộ, các vị trí cho tàu neo đậu, đợi cơ đòi hỏi một khối lượng lớn công việc khảo sát các vùng biển khác nhau Ngoài ra, công việc cứu hộ, cứu nạn, trục vớt cũng phát sinh ngày càng nhiều khi ngành hàng hải phát triển nhanh dẫn tới mật độ giao thông trên biển ngày càng lớn Tất cả các nhiệm vụ trên đòi hỏi một khối lượng công việc phải thực hiện dưới nước rất lớn Các nhiệm vụ này luôn được thực hiện trong môi trường khắc nghiệt (độ sâu lớn, nhiệt độ thấp, môi trường ô nhiễm, sóng gió ) Mặc dù vậy, cho tới nay, ở nước ta các công việc này hầu hết vẫn được thực hiện bởi đội ngũ thợ lặn Ở những khu vực có độ sâu lớn và điều kiện phức tạp thợ lặn cũng không thể hoạt động được Điều đó ảnh hưởng rất lớn tới khả năng và hiệu quả giải quyết nhiệm vụ Do đó, trong tình hình hiện nay, nhu cầu các thiết bị trợ giúp các hoạt động dưới nước là rất lớn

Hiện nay, trong biên chế của Hải quân có một số trang bị chuyên dùng

sử dụng quang ảnh hoặc thuỷ âm để dò tìm, trinh sát đáy biển Tuy nhiên, hầu hết chúng được sản xuất trước những năm 1980 của thế kỉ trước do đó chức năng rất hạn chế, hơn nữa, các thiết bị này đã quá cũ, không thể sử dụng được nữa Điểm yếu cơ bản của các thiết bị này là không có khả năng tự hành, độ sâu làm việc hạn chế và không có khả năng thực hiện một số thao tác tự động

Trước tình hình đó, một số đơn vị trong và ngoài quân đội đã mua các thiết bị ngầm của nước ngoài để sử dụng, như Quân chủng Hải quân có một thiết bị, tuy nhiên qua sử dụng đã xuất hiện nhiều nhược điểm và đã đề xuất với Học viện Hải quân nghiên cứu phương án cải tiến, nâng cấp Một số đơn

vị đã tổ chức nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến để cải tiến, nâng cấp các thiết bị có sẵn để duy trì khả năng hoạt động của chúng, nhưng chưa mang tính phát triển bền vững và đột phá Tại Học viện Hải quân, một số nhóm nghiên cứu đã tiến hành bước đầu các nghiên cứu cơ bản về robot, thiết

bị ngầm Tuy nhiên việc nghiên cứu còn gặp nhiều khó khăn về vấn đề lí thuyết và kinh nghiệm thực tiễn Vì vậy cần thiết phải hợp tác với nước ngoài

để tiến hành nghiên cứu Trên cơ sở đó Học viện Hải quân đề xuất nhiệm vụ

hợp tác quốc tế về KH&CN theo nghị định thư với nước ngoài “Nghiên cứu

thiết kế, chế tạo thiết bị robot ngầm phục vụ thăm dò, khảo sát các công trình trên biển” với đối tác là Trường đại học Quốc gia đóng tàu Ucraina mang tên Đô đốc Makarov Đây là một trong hai trung tâm thiết kế và đóng tàu chiến mạnh nhất của Liên Xô cũ Ngày nay, với đội ngũ giáo sư, tiến sĩ đầu ngành trong lĩnh vực thiết kế tàu chiến, trường đã đi tiên phong trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo các thiết bị ngầm và các thiết bị đặc chủng phục vụ chinh phục đại dương Với nhiều công trình đã thực hiện, với trang bị của các tung tâm nghiên cứu thử nhiệm, trường đã thực hiện nhiều hợp đồng hợp tác với các nước trong lĩnh vực chế tạo các thiết bị khai thác, chinh phục đại dương, như Nga, Trung Quốc, Iran, Pakistan Ưu thế nổi bật của trường đóng tàu Ucraina là đội ngũ giáo sư, tiến sĩ và cán bộ khoa học nhiệt huyết, chuyên sâu, có rất nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết bị ngầm Đồng thời trang thiết bị công nghệ rất phù hợp với điều kiện nghiên cứu tại Việt Nam Trong những năm qua trường đã và đang đào tạo cho Việt Nam một số tiến sĩ và kĩ

sư chuyên ngành đóng tàu, trong đó có lĩnh vực thiết kế, chế tạo Robot ngầm Một số tiến sĩ tốt nghiệp tại đây hiện đang công tác tại Học viện Hải quân Đây sẽ là nòng cốt cho việc thực hiện nhiệm vụ và là cơ sở để tạo dựng một đội ngũ cán bộ kĩ thuật trong lĩnh vực hết sức quan trọng của một quốc gia biển như Việt Nam

2 Mục tiêu của đề tài

Thiết kế chế tạo thử nghiệm thiết bị robot ngầm phục vụ nhiệm vụ khảo sát các công trình ngầm trên biển

3 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu các loại robot ngầm đã được một số nước trên thế giới chế tạo;

- Nghiên cứu lí thuyết về robot ngầm

- Thiết kế, chế thử một robot ngầm phù hợp với điều kiện hoàn cảnh Việt Nam, trên cơ sở ứng dụng các giải pháp kĩ thuật hiện đại

- Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo thiết bị robot ngầm phù hợp với điều kiện Việt Nam

4 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của thiết bị robot ngầm;

- Nghiên cứu cấu trúc và nguyên lý hoạt động của thiết bị robot ngầm;

- Nghiên cứu các trang thiết bị cần có trên robot, khả năng tích hợp hoạt động;

- Nghiên cứu thiết kế thiết bị robot ngầm;

- Chế tạo một thiết bị robot ngầm;

- Tiến hành các thử nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm và trong điều kiện thực tế;

- Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo thiết bị robot ngầm

- Hoàn thiện và nghiệm thu kết quả nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí thuyết;

- Hợp tác với phía đối tác thiết kế một thiết bị robot ngầm

- Áp dụng các giải pháp kỹ thuật công nghệ hiện đại và lựa chọn vật tư linh kiện thông dụng bán sẵn trên thị trường trong thiết kế, chế tạo thiết bị

6 Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài

Ngoài nước

Hiện nay ở các nước phát triển việc nghiên cứu chế tạo các robot ngầm phục vụ các mục đích khác nhau đang phát triển mạnh mẽ Các thiết bị robot ngầm được ứng dụng các công nghệ tiên tiến nhất trong lĩnh vực điều khiển,

cơ khí, quang học, âm thanh…

Trong nước

Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu các thiết bị ngầm dưới nước trong đó có lĩnh vực robot ngầm đã bắt đầu được quan tâm, tuy nhiên còn rất nhiều vẫn đề cần được nghiên cứu nhất là về lí thuyết Học viện Hải quân là một trung tâm mạnh về nghiên cứu các thiết bị dưới nước với nhiều đề tài đã

và đang thực hiện với những thành công nhất định

7 Cấu trúc của báo cáo đề tài

Đề tài gồm phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận và kiến nghị

Chương 1 Tổng quan về các loại robot, thiết bị ngầm với các mục đích khác nhau trên biển

Chương 2 Cơ sở lí thuyết thiết kế thiết bị robot ngầm

Chương 3 Nghiên cứu thiết kế, chế thử thiết bị robot ngầm phục vụ khảo sát các công trình trên biển

Chương 4 Thử nghiệm thiết bị robot ngầm, phân tích đánh giá kết quả nhiệm vụ

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI ROBOT, THIẾT BỊ NGẦM VỚI CÁC

MỤC ĐÍCH KHÁC NHAU TRÊN BIỂN

Các phương tiện ngầm bắt đầu xuất hiện ngay từ sau chiến tranh thế giới thứ hai do nhu cầu của hoạt động nghiên cứu khoa học

Phương tiện ngầm không người lái được chia thành phương tiện ngầm điều khiển từ xa (ROV) và phương tiện ngầm tự hoạt (AUV)

1.1 Phương tiện ngầm điều khiển từ xa

1.1.1 Phân loại

Các ROV được sử dụng rộng rãi khi nghiên cứu và khai thác đại dương thế giới cũng như khi thực hiện các công việc ngầm ở các vùng nước nội địa – các sông, các hồ, v.v Hiện nay trên phạm vi thế giới đã chế tạo và sử dụng tích cực hơn 2500 hệ thống ROV với các chức năng khác nhau Khoảng 50% trong số chúng phục vụ cho khai thác dầu ở thềm lục địa, 35% sử dụng trong lĩnh vực quân sự, 15% phục vụ cho nghiên cứu thủy vật lý và thủy sinh, đảm bảo cho các nghề biển, kiểm soát sinh thái, v.v… [13]

Hiện nay tồn tại một số cách tiếp cận để phân loại các phương tiện kỹ thuật ngầm nói chung và các hệ thống ROV nói riêng Ở đây chúng tôi trình bày cách phân loại theo [1]

Theo phương pháp di chuyển dưới nước các ROV được chia thành:

thiết bị ngầm tự hành di chuyển dưới nước với vận tốc nào đó nhờ các bộ dẫn tiến riêng và thiết bị ngầm không tự hành, không có các bộ dẫn tiến riêng để

di chuyển dưới nước (thiết bị ngầm được lai dắt)

Thiết bị ngầm tự hành có thể là thiết bị ngầm bơi và thiết bị ngầm đáy Thiết bị ngầm đáy dịch chuyển trên bề mặt đáy nhờ các bộ dẫn tiến có bánh

xe hay các bộ dẫn tiến có xích Thiết bị ngầm bơi là thiết bị ngầm mà trong quá trình di chuyển và làm việc nó bơi ở tầng nước trung gian giữa mặt biển

và đáy biển Robot mà chúng ta thiết kế thuộc loại này Đối với các thiết bị ngầm bơi, để làm bộ dẫn tiến người ta thường sử dụng các chân vịt và đôi khi

là hệ thống hệ thống phụt nước (không có chân vịt) v.v…

Độ chìm sâu công tác quyết định đến việc xác định cấu trúc ROV một

cách tổng thể, đặc biệt là thiết bị ngầm của nó bởi vì thiết bị này phải chịu tác động của áp suất thủy tĩnh Theo dấu hiệu này tất cả các loại phương tiện kỹ thuật ngầm được chia thành phương tiện kỹ thuật làm việc ở độ sâu nhỏ (đến 600m), làm việc ở độ sâu trung bình (đến 2.000m), ở độ sâu lớn (đến 6.000m)

và ở độ sâu tới hạn (đến 11.000m) Trong thực tế có thể tách ra một nhóm đủ nhiều các phương tiện kỹ thuật ngầm làm việc ở độ sâu siêu nhỏ - độ sâu của thềm lục địa (đến 130÷150m) Các ROV như thế được sử dụng cho các công việc tìm kiếm, kiểm tra ở các kênh dẫn ngầm, các công trình thủy, để làm sạch phần ngầm của tàu khi đang nổi, v.v…

Theo khối lượng của thiết bị ngầm và công suất các ROV được chia

thành loại:

- ROV siêu nhỏ (Micro): Đấy là những thiết bị ngầm điều khiển từ xa

có trọng lượng và kích thước rất nhỏ Thông thường trọng lượng của nó nhỏ hơn 3 kg và được dùng như một chọn lựa với thợ lặn, đặc biệt là ở những nơi

mà thợ lặn không thể thâm nhập về mặt vật lý chẳng hạn chui vào đường ống nhỏ hoặc chui qua lỗ hổng nhỏ để vào bên trong đối tượng;

- ROV nhỏ (mini): Đấy là những thiết bị ngầm điều khiển từ xa có trọng lượng đến 100 kg ROV mini cũng được dùng như một chọn lựa với thợ lặn Một người có thể chuyển thiết bị lên tàu, triển khai nó và thực hiện nhiệm

vụ mà không cần một sự trợ giúp nào

- ROV trung bình (khối lượng thiết bị ngầm từ 100 đến 600kg) và ROV lớn (khối lượng thiết bị ngầm lớn hơn 600kg)

- ROV làm việc loại nhẹ: Công suất nhỏ hơn 50 CV Nó được trang bị một hoặc một số bộ thao tác Khung của nó có thể được làm bằng polyme nhưng hợp lí hơn là làm bằng thép hoặc hợp kim nhôm Độ sâu công tác tối

Theo chức năng các ROV được phân thành hệ thống tìm kiếm, kiểm

tra, làm việc, khai thác, nghiên cứu khoa học, thể thao – du lịch và chuyên dụng

Hiện nay nhiều ROV hiện đại được thiết kế và sử dụng như là hệ thống

đa mục đích, nghĩa là có khả năng thực hiện một số loại nhiệm vụ khác nhau Điều này đạt được bằng thiết kế thân dạng mở nhằm kết hợp linh hoạt chức năng của các trang bị cơ bản và khả năng nhanh chóng cấu trúc lại thiết bị cho việc giải quyết một lớp rộng các nhiệm vụ

1.1.2 Sơ lược quá trình phát triển

ROV là robot ngầm bị buộc Chúng được nối với tàu bằng một dây cáp

có tính cơ động cao, được điều khiển bởi người điều khiển trên tàu mang thông qua một dây cáp nối nó với tàu mang Các ứng dụng đòi hỏi công suất cao thường kết hợp thủy lực học và cáp điện Hầu hết các thiết bị ngầm điều khiển từ xa đều được trang bị camera video và đèn chiếu sáng Các trang bị

bổ sung khác tùy thuộc vào mục đích sử dụng thiết bị ngầm Các trang bị bổ sung này có thể là sonar; dụng cụ đo từ tính; camera tĩnh; các bộ thao tác (các cánh tay robot); các thiết bị đo độ trong suốt, độ xuyên sáng, độ mặn của nước; các thiết bị nhằm nâng cao khả năng điều khiển và dẫn đường đối với thiết bị ngầm ROV là phương pháp giá thành thấp hiệu quả cao cho các nghiên cứu ngầm hoặc thăm dò đại dương Điều đó cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành khai thác dầu khí biển sâu đã hỗ trợ về mặt kinh tế làm bùng nổ lĩnh vực nghiên cứu các phương tiện ngầm điều khiển từ xa

Vào năm 1950 Hải quân hoàng gia Oxtraylia đã sử dụng tàu lặn điều khiển từ xa “Cutlet” để thu hồi ngư lôi tập Vào năm 1953 Dimitri Rebikoff

đã chế tạo thiết bị ngầm mang tên Poodle-một thiết bị ngầm điều khiển từ xa mang dấu ấn khởi đầu cho sự hình thành và phát triển của ROV Hải quân Mỹ đầu tư phát triển công nghệ thiết bị ngầm điều khiển từ xa vào đầu những năm

1960 nhưng lúc đó có tên gọi là “phương tiện thu hồi được điều khiển bằng cáp” (CURV) Phương tiện này đã nâng cao được năng lực thực hiện các chiến dịch cứu hộ biển sâu và khả năng thu hồi các vật dưới đáy biển Hai sự kiện điển hình là: thu hồi bom hạt nhân bị mất ở Địa trung hải sau vụ tai nạn máy bay B52 bị rơi năm 1966 ở độ sâu 869m (vượt quá độ sâu thiết kế) và

cứu hai hoa tiêu của tầu ngầm Pisces III bị mắc kẹt ở độ sâu 480m gần Cork, Aixơlen vào năm 1973 Với các thành công này Hải quân Mỹ đã phát triển các phương tiện phức tạp hơn, chẳng hạn VIP đã được dùng để trục vớt các tàu ngầm bị đắm Ở một hướng khác Hải quân Mỹ đã phát triển Snoopy-một trong số những ROV quan sát kích thước nhỏ đầu tiên Phương tiện này được điều khiển bằng thủy lực từ trên trạm điều khiển và là ROV xách tay đầu tiên Các hậu duệ của ROV này được cấp năng lượng điện do đó đã mở rộng tầm của phương tiện Việc bổ sung camera và các sensor khác cho thiết bị ngầm này chính là sự khởi đầu cho lớp các phương tiện ngầm loại nhỏ Các chương trình do hải quân tài trợ đã tạo điều kiện cho hãng Hydro Products phát triển ROV Tortuga (phương tiện để khảo sát lợi ích của việc sử dụng ROV triển khai ngầm) và nhờ đó xuất hiện dòng sản phẩm RCV

Sự thành công của những ROV đầu tiên này không có tác động gì đến thị trường thiết bị ngầm có người và thợ lặn Vào năm 1974 trên thế giới chỉ

có 20 ROV, trong đó chỉ có 17 phương tiện được chính phủ tài trợ, trong số

đó có Pháp, Anh, Phần Lan, Liên xô cũ Trải qua hơn một thập kỷ, vào đầu những năm 80 của thế kỷ trước khi nhiều lĩnh vực xa bờ mới có những đòi hỏi vượt quá khả năng lặn của con người thì các thiết bị ngầm điều khiển từ

xa đã trở nên vô cùng thiết yếu Sự chuyển hướng từ đầu tư của chính phủ (85% trong giai đoạn 1953-1974) sang đầu tư của các hãng công nghiệp (96%

số phương tiện) đã giúp cho số lượng ROV lên đến con số 500 vào năm 1982 Vào thời điểm này các tiến bộ công nghệ cần cho việc chuyển ROV từ giai đoạn sơ khai vào giai đoạn phát triển đã bắt đầu, đặc biệt là ngành công nghiệp điện tử với các thiết bị tin cậy dùng để đặt trên phương tiện Các ROV bước đầu được các ngành công nghiệp xa bờ chấp nhận Nhiều hãng thiết kế

và chế tạo đã ra đời và hoạt động ở Mỹ, Canada, Ý, Anh, Nhật Bản, Pháp, Hà Lan, Thụy Điển v.v…

Nhưng vào giữa những năm 1980 ngành công nghiệp ROV biển đã trải qua giai đoạn thoái trào do giá dầu sụt giảm và sự suy thoái kinh tế toàn cầu Tuy nhiên sau đó công nghiệp ROV đã có sự tăng tốc đáng kể Ngoài những ROVs lớn, vì lý do cạnh tranh thị trường nên vào giai đoạn này một số nhà sản xuất đã tận dụng các tiến bộ công nghệ để thu nhỏ ROV và tạo ra một lớp

ROV mới nhỏ hơn, tin cậy hơn Đó là ROV lớp quan sát Các phương tiện này có thể dễ dàng xách tay, giá thành thấp nên nhanh chóng được các tổ chức dân sự, dân sinh và các viện nghiên cứu chấp nhận MiniRover của hãng Chris Nicholson là ROV quan sát giá thấp đầu tiên

Có thể nói công nghệ ROV đã đạt đến độ trưởng thành và chỉ thực sự bắt đầu phát triển mạnh vào những năm 90 của thế kỉ XX Nhu cầu của ngành công nghiệp xa bờ, đặc biệt là ngành khai thác dầu khí, đã làm bùng nổ sự phát triển ROV Vào thời điểm này các ROV có mặt ở khắp đại dương thế giới Không có công việc gì là quá khó và quá sâu đối với ROV Chỉ trong vòng một tuần Hải quân Mỹ đã sử dụng thành công ROV để chinh phục độ sâu trên 6.000m Và ít lâu sau người Nhật đã nâng con số đó lên thành 10.909m Vào cuối những năm 90 của thế kỉ XX người ta ước tính có khoảng

100 nhà sản xuất ROV, với khoảng 100 nhà điều khiển sử dụng chừng 3000 ROV với kích thước và chức năng khác nhau

Ngày nay ROV đã có mặt trong nhiều lĩnh vực hoạt động Các nhiệm

vụ mà ROV đảm nhận được có thể chỉ đơn giản là kiểm tra các cấu trúc ngầm, các đường ống nhưng cũng có thể là rất phức tạp chẳng hạn như nối các đường ống, xây dựng mới các công trình ngầm; bảo trì, sửa chữa các công trình đã có; định vị các tàu đắm (như Titanic, USS Yorktown, SS Centeral America vv…), thu hồi và mang các vật từ đáy biển lên bờ vv…

Tuy nhiên nghành công nghiệp ROV vẫn còn nhiều việc phải làm bởi

lẽ các ROV hiện nay chủ yếu làm việc ở độ sâu đến 3.000m, trong khi đó hơn một nửa đại dương thế giới ở độ sâu lớn hơn

1.1.3 Các ứng dụng của ROV

Các ứng dụng của ROV bao gồm: thăm dò biển; đảm bảo an ninh và theo dõi bến tàu và cảng; khảo sát và bảo trì các tàu; khảo sát và sửa chữa các đường ống ngầm; theo dõi và khảo sát các thiết bị dầu khí; nghiên cứu các loài sinh vật biển quí hiếm; hỗ trợ thăm dò những vị trí ngầm có khoáng sản

và kim loại; nghiên cứu hải dương học; thăm dò các tàu đắm, hỗ trợ xây dựng

và đào rãnh, tìm kiếm và cứu hộ trong các vụ tai nạn, đặt cáp ngầm; các hoạt động quân sự; các hoạt động dưới nước khác (hình 1.1)

và khả năng giải quyết nhiệm vụ của trang bị làm nhiệm vụ tìm kiếm

Hình 1.2 Robot ngầm quan sát lớp RovBuilder mini-150 của Nga

Các ROV quan sát: Có công suất nhỏ hơn 50 CV Các hệ thống này

có thể mang sonar và thường dùng cho các ứng dụng khảo sát nhẹ (hình 1.2)

Độ sâu công tác tối đa thường nhỏ hơn 100m Các hệ thống loại này có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ dưới nước như kiểm tra đường ống; các hoạt động tìm kiếm và cứu hộ, thanh sát tàu, cảng; trục vớt các vật bị chìm Thông thường các hệ thống loại này được triển khai và điều khiển bởi vài ba người

Các ROV kiểm tra chiếm vị trí trung gian giữa ROV tìm kiếm và

ROV làm việc và được sử dụng để xem xét và kiểm tra kỹ thuật các công trình ngầm, kiểm tra về mặt sinh thái các tham số của môi trường nước v.v… Các thao tác ngầm được thực hiện với sự tiếp xúc cơ học tối thiểu với các đối tượng ngầm trong đó cả sự xem xét các đối tượng bằng mắt, cả việc đo đạc các tham số thủy vật lý và thủy hóa học của môi trường nước, cả việc chọn lựa các mẫu nước và đất đá Yêu cầu chất lượng đối với các ROV này là vận tốc, sự định vị chính xác, độ tin cậy của việc truyền và cung cấp các thông tin video và thông tin từ xa

ROV của hãng AIS (Canada) đưa vào khai thác từ năm 1995 và đã thực hiện kiểm tra bằng video và sonar 20 km đường ống dẫn nước ở nhà máy thủy điện Montaro (Peru) Cho đến nay các ROV của ASI đã kiểm tra được trên

600 km đường ống và đường hầm nước Ban đầu các ROV của AIS được thiết kế để đánh giá tính nguyên vẹn về mặt cấu trúc và khả năng tiếp tục sử dụng của các đường ống đã cũ Nhưng chúng cũng có thể dùng để khảo sát các công trình ở vùng nước mở như kiểm tra các mố cầu Chúng có thể hoạt động trong những đường ống đường kính 600 mm đến 15 m và mỗi lần có thể kiểm tra liên tục 10 km đường ống Chuyến kiểm tra dài nhất trong lịch sử mà ROV của ASI thực hiện là 120 km vào năm 1998 ở đường hầm Paijanne, Phần Lan [14]

ROV Phantom được sử dụng để kiểm tra các vỏ tàu quân sự,các tàu khu trục và tàu chở máy bay của hải quân Mỹ

Các ROV làm việc được dùng để thực hiện các thao tác kỹ thuật ngầm

khác nhau lên đối tượng ngầm (hàn, cắt, chiếm lấy, ghép nối v.v…) Chiếm vị trí đặc biệt trong số các ROV làm việc là máy ủi ngầm, các máy đào hầm hào ngầm, máy đặt ống và máy đặt cáp ngầm Các thao tác ngầm của những hệ

thống như thế sẽ có sự tiếp xúc cơ học trực tiếp của thiết bị ngầm với đối tượng ngầm Yêu cầu chất lượng của các ROV công tác là khả năng bám chắc vào đối tượng hay vào đáy biển; sự định vị chính xác của thiết bị ngầm, sự chiếu sáng và chụp ảnh video bổ sung đối với vùng làm việc, sự có mặt của các máy lái và các công cụ làm việc

Các ROV khai thác thực hiện qui trình công nghệ này hay qui trình

công nghệ khác để khai thác thực phẩm, khoáng sản hay các nguồn dự trữ năng lượng của đại dương thế giới Chúng gồm có các hệ thống khai thác các sản phẩm cá, rong biển; lưới quét mìn biển và các cơ cấu khác có hệ thống kiểm soát dụng cụ bắt cá; các hệ thống để khai thác các mỏ quặng ngầm, các khoáng sản cứng có ích, các vật liệu xây dựng, nước ngọt, các trầm tích khoáng hữu cơ, các muối khoáng và nước muối từ nước biển; các hệ thống năng lượng biển

Các ROV nghiên cứu khoa học: Các ROV được sử dụng rộng rãi

trong nghiên cứu đại dương Nhiều động, thực vật biển sâu được phát hiện và nghiên cứu trong môi trường tự nhiên nhờ sử dụng thiết bị ngầm điều khiển từ

xa Các ROV dùng cho nghiên cứu khoa học có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau Vì thiết bị dùng cho quay video là thành phần cốt lõi của nghiên cứu ngầm nên các ROV thuộc lớp này có khuynh hướng trang bị thiết

bị chiếu sáng ngoài mạnh và các camera chất lượng như trên mặt đất Tùy thuộc vào nhiệm vụ nghiên cứu cần thực hiện, các thiết bị ngầm điều khiển từ

xa còn có thể được trang bị các dụng cụ lấy mẫu và các sensor (hình 1.3) Nhiều dụng cụ này thuộc loại đơn chiếc Nhiều ROV nghiên cứu còn được trang bị các công nghệ tiên tiến như các bộ thao tác thủy lực hay các hệ thống dẫn đường có độ chính xác cao

Các ROV nghiên cứu khoa học được định hướng để giải quyết một lớp khá rộng các nhiệm vụ về nghiên cứu đại dương thế giới Đứng ở vị trí đầu là

đo lường các tham số thủy vật lý và thủy hóa học của môi trường nước, lấy mẫu nước và đất Chiếm vị trí quan trọng trong các công việc này là chụp ảnh

và quay video đặc biệt, đánh bắt và chọn các đại diện của các động vật và thực vật biển Yêu cầu chất lượng của các ROV như thế là tính cơ động cao,

dải vận tốc chuyển động rộng, tiếng ồn nhỏ và có khả năng bố trí bổ sung các dụng cụ khác

Hình 1.3 Robot ngầm lấy mẫu dưới biển bằng tay máy

Các ROV nghiên cứu thường thuộc loại nhỏ nhưng cũng có một số hệ thống loại lớn đáng được xem xét Chẳng hạn như: thiết bị Tiburon của hãng MBARI có giá đến 6 triệu đô la Mỹ được chế tạo để nghiên cứu thủy nhiệt ở

độ sâu trung bình ở bờ phía tây của nước Mỹ; hệ thống Jason của WHOI đã

có đóng góp to lớn vào lĩnh vực hải dương học biển sâu và hiện đang làm việc trên phạm vi toàn cầu Hệ thống Hercules của URI/ IFE là một trong số các hệ thống nghiên cứu đầu tiên được trang bị hệ thống đẩy hoàn toàn bằng thủy lực

và là phương tiện duy nhất được trang bị để khảo sát và trục vớt các tàu đắm

cả loại cổ và loại hiện đại

Các ROV chuyên dụng được dùng để giải quyết các nhiệm vụ kỹ

thuật ngầm quan trọng đặc biệt khi phải đáp ứng một hay một số những yêu cầu đặc biệt về đặc điểm chức năng của thiết bị ngầm Các ROV chuyên biệt gồm có các hệ thống có chức năng quân sự (chống mìn, chống phá hoại, v.v…); các hệ thống cứu hộ - cứu nạn; các hệ thống để làm việc trong các môi trường thù địch (hình 1.4)

Hình 1.4 Robot ngầm dò tìm thủy lôi Sopro

Các hoạt động điển hình trong lĩnh vực quân sự mà ROV tham gia là: chống ngầm, chống mìn

Từ năm 1985 hãng các công trình nước sâu DOE đã trở thành nhà cung cấp chính các ROV cho các hoạt động quân sự và an ninh của Mỹ (gồm hải quân, lục quân,lực lượng bảo vệ bờ biển, FBI và các đồng minh) với dòng sản phẩm Phantom Hải quân Mỹ đã sử dụng Phantom HD2 và HTL để trợ giúp thợ lặn xác định vị trí và nhận dạng các đối tượng ngầm giống như mìn

Hải quân Mỹ đã mất gần hai thập kỷ để đi từ ý tưởng tới thực tế một ROV với chức năng tàu quét mìn mang tên gọi là Phương tiện vô hiệu hóa mìn AN/SLQ-48 Nó có thể hoạt động cách tàu mang khoảng 920m và đạt được độ sâu đến 600m Hiện nay có khoảng 60 ROV loại này đã được triển khai trên 14 tàu quét mìn lớp Avenger hoạt động chủ yếu ở vùng biển Nhật bản và Texas nhưng có 4 tàu thường trực ở vùng Vịnh Pecxic Hãng ECA của Pháp là một trong những hãng sớm thâm nhập thị trường ROV quét mìn với

hệ thống PAP 104 Cho đến nay ECA đã chế tạo khoảng 450 phương tiện PAP, trong đó có 120 thuộc thế hệ mới PAP Mark 5

Các tiến bộ công nghệ trong việc thu nhỏ kích thước và tăng hiệu quả của các sensor dùng cho chống mìn đã đưa khái niệm hoạt động chống mìn lên một mức mới Hoạt động chống mìn được chia đơn giản thành “tìm nó”

và “tiêu diệt nó” Nói rõ hơn, “tìm nó” (SCM) tức là khảo sát, phân loại và vẽ bản đồ; còn “tiêu diệt nó” (RIN) là xác định lại, nhận dạng và vô hiệu hóa Hai giai đoạn này sẽ do hai hệ thống đảm nhiệm Tuy nhiên chúng có thể

được đặt trên cùng một thiết bị ngầm Giai đoạn RIN được nhiều nhà sản xuất ROV đặc biệt quan tâm và người ta đã chế tạo ra các ROV có thể phá hủy dùng cho giai đoạn này Hiện nay đã có bốn dòng ROV có thể phá hủy Các

hệ thống này đều có tính năng và đặc điểm kỹ thuật tương tự nhau [11]

Hơn 20 tổ chức quân sự đã sử dụng các thiết bị ngầm điều khiển từ xa của DOE cho các áp dụng khác nhau: Canađa dùng để khảo sát và trục vớt các vũ khí và máy bay bị rơi xuống nước; hải quân Anh, Úc, Niu di lân, Thụy điển, Xinhgapo, Braxin và Achentina sử dụng cho các hoạt động chống mìn

Trong lĩnh vực an ninh dưới nước các ROV có thể tham gia vào việc kiểm soát và bảo đảm an ninh các cảng biển; thanh sát các tàu, các đường ống; thanh tra, kiểm soát các thiết bị dầu khí; kiểm tra giám sát khu vực ngoại

vi dùng cho tàu vào cảng để phát hiện các mối đe dọa và trợ giúp kỹ thuật cho các hoạt động phòng chống tội phạm nhất là tội phạm khủng bố và phá hoại

Phantom HD2+2 là được trang bị cho đội tìm kiếm bằng chứng ngầm của FBI (hoạt động trên phạn vi toàn cầu) và đã phát huy rất hiệu quả khả năng của mình trong khảo sát, theo dõi kết hợp với nghiên cứu và thu thập bằng chứng

Phổ yêu cầu chất lượng của các ROV như thế rất rộng Chẳng hạn đối với các ROV chống mìn, các yêu cầu cơ bản là mức độ thấp của các trường vật lý, sự có mặt của các hệ thống video làm việc trong điều kiện chiếu sáng kém, tính ổn định khi bị va đập Đối với các ROV cứu hộ - cứu nạn thì yêu cầu chất lượng là khả năng tiếp cận tới đối tượng ngầm bị nguy hiểm, tuổi thọ

và sự liên lạc với mặt nước, sự chuyển năng lượng v.v… Đối với các công việc trong các môi trường thù địch các ROV cần phải được chế tạo từ các vật liệu bền về mặt hóa học, có khả năng tự làm mất khả năng hoạt động sau khi

đã hoàn thành nhiệm vụ, hệ thống điện của nó cần phải ổn định đối với sự rọi

vô tuyến chủ động

ROV quản lý vỏ tàu là một thành viên khá mới trong số các ROV chuyên dụng Chúng là một phương tiện mang các dụng cụ làm sạch vỏ tàu, các sensor dữ liệu, các camera video và camera tĩnh, các bộ thao tác và các hệ thống lấy mẫu Các hệ thống này có thể hoạt động trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt, nhiễm bẩn, độ nhìn thấy thấp, gần các tàu khác đang hoạt

động và trong mọi điều kiện thời tiết Hải quân Mỹ đã sử dụng ROV quản lý

vỏ tàu để kéo dài chu kỳ sơn tàu từ 5-7 năm làm cho việc sửa chữa được tiến hành sau 12 + một số năm và tiết kiệm 8-14 triệu đôla mỗi tàu

Các nhiệm vụ dưới nước khác:

- Theo dõi các quần thể cá tạo điều kiện cho phát triển ngành công nghiệp cá (GNOM của Nga có thể trang bị đến từng tầu đánh cá và có thể hoạt động ở độ sâu đến 150m);

- Phục vụ cho sự vận hành các nhà máy điện hạt nhân để kiểm tra: hệ thống cung cấp nước, tình trạng lãng phí chất phóng xạ, kiểm tra các nhiên liệu hạt nhân đã thải ra ở các chỗ cất giữ trong nước (GNOM đã dược sử dụng

ở nhà máy điện hạt nhân Novaya Zemlia Nó có khả năng kiểm tra các container chất thải hạt nhân chỉ bằng cách nhìn nhưng vẫn thực hiện được việc đo nhờ máy đo phổ Gamma được nối với phương tiện);

- Hỗ trợ cho thợ lặn và công việc lặn: ROV là phương tiện không thể thiếu để giúp người thợ lặn mở rộng biên giới miền thám hiểm của mình Nó thực hiện khảo sát sơ bộ vị trí lặn, nhờ đó thu nhỏ mối đe dọa đối với thợ lặn nhất là ở những vị trí mới lạ ROV giúp những người yêu thích các quần thể sinh vật ngầm theo dõi đời sống của những loài ở độ sâu mà việc lặn với bình khí nén không thể đạt tới Sự xuất hiện của camera màu và đèn công suất lớn

đã tạo ra nhiều khả năng mới trong điều kiện nhìn xấu (lặn trong hang động ngầm, ghi hình video vào ban đêm hay ở dưới sâu) Đây chính là điều kiện thuận lợi cho công việc khảo cổ ngầm

- Các ROV thể thao – du lịch là loại tương đối mới của các phương tiện

kỹ thuật ngầm và được dùng để tổ chức các cuộc tham quan ngầm và thực hiện các cuộc lặn ưa thích và các mục đích giải trí Các yêu cầu cơ bản đối với các ROV loại này là giá thành thấp, sự có mặt trên thiết bị ngầm các thiết

bị chụp ảnh, thiết bị video chất lượng cao, trọng lượng và kích thước nhỏ, sự đơn giản của việc khai thác, vận hành

- Hoạt động cứu hộ: Vào tháng 10/2008 Hải quân Mỹ các hệ thống cấp cứu, cứu hộ có người bằng hệ thống modul hóa dựa vào các ROV bị buộc không có người và những năm sau đó đã thử nghiệm và luyện tập với tàu

ngầm của nhiều quốc gia khác nhau Hải quân Braxin đã đặt Phantom trên phà NSS Fellinto như là một công cụ chủ yếu cho cứu hộ ngầm

- Phục vụ công nghiệp dầu khí: Vào năm 1999 Viện Hải dương học Shirshov và Hãng điện tử công nghiệp Matxcơva đã phối hợp thiết kế, chế tạo thiết bị ngầm điều khiển từ xa kích thước nhỏ GNOM với chức năng quan sát

và khảo sát Trong thực tế GNOM đã trở thành sự lựa chọn hoàn hảo cho khảo sát thăm dò vị trí có mỏ dầu khí

- Các ROV vươn tới giáo dục: Trung tâm đào tạo công nghệ biển tiên tiến (MATE) đã sử dụng ROV để dạy cho học sinh các trường trung học, sinh viên các trường cao đẳng cộng đồng và các trường đại học về các ngành nghề

có liên quan tới biển và giúp họ cải thiện kỹ năng, nâng cao kiến thức về khoa học, toán học, công nghệ và cơ khí, chế tạo Cuộc thi hàng năm đã thu hút các đội sinh viên thiết kế và chế tạo thiết bị ngầm điều khiển từ xa của nhiều nước tham gia Chủ đề cuộc thi lấy từ những nhiệm vụ cụ thể phải sử dụng ROV, tập trung vào các chủ đề khác nhau để giúp sinh viên hiểu hết mọi khía cạnh của các kỹ năng và nghề nghiệp liên quan tới biển

1.2 Phương tiện ngầm tự hoạt (AUV)

AUV là robot tự hoạt động được dưới nước độc lập với việc cấp nguồn, điều khiển và không đòi hỏi sự can thiệp từ bên ngoài AUV là thiết bị ngầm không có người lái được lập trình để có thể tự dẫn đường theo cả ba chiều dưới nước Chúng gồm một thiết bị ngầm hoạt động dưới nước bằng một hệ thống đẩy, được điều khiển và dẫn đường bằng một máy tính đặt trên thiết bị

và có thể cơ động theo ba chiều không gian Mức điều khiển này, trong hầu hết các điều kiện môi trường, cho phép phương tiện đi theo quĩ đạo được lập trình chính xác Các sensor đặt trên AUV sẽ lấy mẫu đại dương khi AUV đi qua nó, do vậy có khả năng đo đạc hàng loạt cả theo không gian và thời gian

AUV hấp dẫn cộng đồng ngầm vì nó tự mang nguồn nuôi của mình, có khả năng lưu trữ dữ liệu và ra quyết định dựa vào dữ liệu của các sensor đặt ngay trên phương tiện ngầm Hầu hết các AUV hiện nay đều thuộc loại nghiên cứu khảo sát chứ không có các bộ thao tác Chỉ một số ít AUV có khả năng tác nghiệp ở vùng nước sâu và trong điều kiện nguy hiểm bởi lẽ khả

năng tác nghiệp của nó vẫn đang trong quá trình phát triển Do vậy chúng ta không dừng lại để nghiên cứu việc phân loại các phương tiện ngầm tự hoạt

1.2.1 Sơ lược quá trình phát triển

Mặc dù cho đến nay đã có trên 400 hệ thống được thiết kế và chế tạo nhưng AUV vẫn được coi là công nghệ tương đối mới Nguồn gốc của AUV

có lẽ liên quan đến ngư lôi tự di chuyển “Fish” do Whitehead thiết kế, chế tạo và thử nghiệm lần đầu tiên vào năm 1866 Ngư lôi này có vận tốc 3 m/s và

đi dược 700 m Phương tiện di chuyển bằng khí nén và mang một khối chất

nổ Nếu bỏ qua việc mang chất nổ thì nó có thể được xem là AUV đầu tiên

Nhu cầu cần nhận được các dữ liệu hải dương học dọc theo những quĩ đạo chính xác và bên dưới lớp băng đã thúc đẩy Stan Murphy, Bob Francoir

và sau đó là Tery Eward thuộc Phòng vật lý ứng dụng thuộc Trường đại học tổng hợp Washington bắt đầu phát triển AUV “thực sự” đầu tiên vào năm

1957 [15,16] “Phương tiện nghiên cứu ngầm với mục đích đặc biệt” do họ chế tạo đã được dùng để nghiên cứu sự lan truyền ánh sáng,âm thanh trong nước và sóng ngầm Công việc của họ đã dẫn tới sự ra đời của các phương tiện nghiên cứu ngầm tự đẩy (SPURV) SPURV I được đưa vào hoạt động vào đầu những năm 60 của thế kỉ XX và được hỗ trợ nghiên cứu đến giữa những năm 70 của thế kỉ XX SPURV I nặng 480 kg, hoạt động với vận tốc 2,2 m/s ở độ sâu 3 km trong 5 giờ Phương tiện được điều khiển bằng âm thanh từ trên mặt nước và cũng có thể tự hành dưới áp suất không đổi; hoặc lao lên, lặn xuống theo phương có góc lên đến 50º so với phương nằm ngang Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương tiện để đo CT dọc theo đường đẳng

áp nhằm hỗ trợ việc mô hình hóa sóng nội Phương tiện còn được sử dụng cho đến cuối những năm 70 của thế kỉ XX để hỗ trợ các quan sát sự khuếch tán ánh sáng nằm ngang và thẳng đứng dùng đạn vạch màu ở độ sâu đến 1 km SPURV II có khả năng lớn hơn SPURV I và được dùng để nghiên cứu sự lan truyền sóng ngầm sử dụng đạn vạch màu vào những năm 70 và 80 của thế kỉ

XX Các SPURV đã được triển khai hơn 400 chuyến hoạt động

Trung tâm hệ thống đại dương hải quân, hiện nay là SPAWAR, bắt đầu phát triển Hệ thống nghiên cứu ngầm tiên tiến (AUSS) vào năm 1973 để phục

vụ cho viếc khảo sát tầu USS Scorpion bị chìm và tìm bom H bị mất ở

Palomares Phương tiện được hạ thủy vào năm 1983 nhưng các báo cáo và ấn phẩm về hệ thống thì mãi đến những năm 1990 mới được công bố AUSS nặng 907 kg có dự trữ năng lượng đến 20 kWh bằng các ắc qui kẽm bạc Nó

có hệ thống liên lạc âm thanh truyền hình ảnh video qua nước AUSS đã thực hiện hơn 114 chuyến công tác, trong đó có một số chuyến ở độ sâu khoảng

6 km Ý tưởng về việc sử dụng nhiều phương tiện di chuyển tự do để cải tiến khả năng thực hiện nhiệm vụ của hệ thống được bắt nguồn từ việc phát triển

Theo Thư mục phương tiện dưới nước 1987 của Busby thì vào năm

1987 có 6 AUV đang được sử dụng và 15 phương tiện khác được xem như đã hoàn thành hoặc đang trong quá trình chế tạo Trong giai đoạn này các AUV được gọi là các ROV (tự hoạt) không bị buộc, còn AUV được dùng để chỉ phương tiện ngầm tiên tiến, một phương tiện được phát triển bởi Bộ quốc phòng Mỹ và hoàn thành vào năm 1984 Sau giai đoạn suy thoái kinh tế toàn cầu, vào những năm 90 của thế kỉ XX đã có sự quan tâm trở lại việc nghiên cứu lý luận về AUV

Phòng thí nghiệm AUV của Viện công nghệ Massachusetts đã phát triển 6 AUV trong đầu những năm 90 Các phương tiện ngầm tự hoạt có tên gọi Odissey này có trọng lượng 160 kg và có thể di chuyển với vận tốc 1,5 m/s ở độ sâu 6 km trong 6 giờ liền Các phương tiện này đã hoạt động dưới băng vào năm 1994 và ở độ sâu 1,4 km trong 3 giờ liền ở đại dương mở vào năm 1995 Chúng cũng được dùng để hỗ trợ các thử nghiệm cho Mạng lấy mẫu đại dương tự hoạt trong thời kỳ này

Máy thám hiểm sinh vật đáy tự hoạt (ABE) của WHOI đã được triển khai vào đầu những năm 90 của thế kỉ XX và hoàn thành nhiệm vụ khoa học

đầu tiên của mình vào năm 1994 ABE có trọng lượng 680 kg và có thể hoạt động lên đến 34 giờ ở độ sâu 5 km và tốc độ trung bình khoảng 0,75 m/s ABE có 6 bộ dẫn tiến nên nó là phương tiện có tính cơ động cao theo cả ba chiều không gian Khả năng này đã biến nó thành phương tiện có khả năng tuyệt vời khi hoạt động khảo sát gần đáy biển ở những khu vực đáy biển gồ ghề ABE đã thực hiện hơn 80 lần lặn để hỗ trợ nghiên cứu khoa học Lần lặn lâu nhất là 30 giờ ở độ sâu 2,2 km Lần lặn sâu nhất của nó là ở độ sâu 4 km

Công ty thiết kế chế tạo thiết bị ngầm quốc tế vào những năm 90 đã phát triển hệ thống Theseus cho các cơ sở quốc phòng của Mỹ và Canada Theseus nặng 8600 kg, có thể hoạt động ở vận tốc 2 m/s ở độ sâu 1 km trong

100 giờ Phương tiện đã đặt thành công 190 km đường cáp quang nằm dưới băng ở độ sâu 500 m vào năm 1996 Độ dài toàn bộ tuyến cáp là 365 km và được đặt trong 50 giờ

Hệ thống REMUS của WHOI được phát triển vào cuối những năm 90

để hỗ trợ cho việc nghiên cứu khoa học ở đài thiên văn LEO-15 thuộc Tuckerton REMUS đã hoàn thành nhiệm vụ khoa học đầu tiên của mình vào năm 1997 Phương tiện nặng 36 kg, có thể hoạt động liên tục 20 giờ với vận tốc 1,5 m/s ở độ sâu 100 m Hiện nay đã có trên 50 hệ thống REMUS với 20 cấu hình khác nhau Hàng trăm người đã được huấn luyện sử dụng thành thạo

hệ thống Số nhiệm vụ khoa học REMUS đã thực hiên không thể tính được Nhiệm vụ REMUS thực hiện dài nhất là 17 giờ, đã đi được 60 km với vận tốc 1,75 m/s và độ sâu tối đa 20 m

Trung tâm hải dương học South Hampton vào đầu những năm 90 đã thiết kế hệ thống Autosub để cung cấp cho các nhà khoa học phương tiện theo dõi đại dương theo cách mới Autosub thực hiện nhiệm vụ khoa học đầu tiên vào năm 1998 Hệ thống nặng 1700 kg, có thể hoạt động liên tục 6 ngày đêm với vận tốc khoảng 1,6 m/s ở độ sâu 1,6 km Autosub đã thực hiện 271 nhiệm vụ khoa học với thời gian tổng cộng là 750 giờ và đi được 3.596 km Lần lặn sâu nhất của nó là 1km và nhiệm vụ kéo dài nhất là 20 giờ

Kỷ nguyên thương mại của AUV phục vụ khảo cứu nước sâu (3 km) được bắt đầu bằng HUGHIN 3000 (nguồn gốc của phương tiện HUGIN, do Kongsberg Simrad sản xuất, đã có từ những năm 1980)

Phương tiện nặng 1.400 kg, có thể hoạt động với vận tốc lên đến 2,1 m/s trong 40 giờ liên tục Hệ thống đã đi được 17.702 km để phục vụ việc vẽ bản đồ địa vật lý, thỉnh thoảng lặn sâu 3 km mặc dù thiết kế ban đầu chỉ là 2

km HUGHIN đã chứng tỏ rằng sử dụng AUV cho các hoạt động nghiên cứu biển sâu sẽ giảm được chi phí từ 40-60% so với các phương pháp khác, đồng thời lại nâng cao được chất lượng dữ liệu mà nó thu thập được [16]

Một nghiên cứu internet về số đề án phát triển AUV trên thế giới cho thấy hiện có 58 đề án đang ở các giai đoạn sử dụng và phát triển khác nhau [17] Các đề án đó thuộc hai lĩnh vực: AUV cho tìm kiếm và khảo sát và AUV cho nghiên cứu khoa học

Áp dụng quân sự điển hình của AUV là tham gia các hoạt động chống mìn Như chúng ta đã biết quét mìn gồm hai nhiện vụ rất khác biệt nhau Đó

là phát hiện, phân loại và định vị mìn (xét theo quan điểm thiết bị ngầm thì đây là nhiệm vụ khảo sát mà không có nhiệm vụ dân sinh tương tự) và vô hiệu hóa mìn (đây là nhiện vụ can thiệp mà cách thực hiện tốt nhất là sử dụng ROV do người điều khiển) Trong những hoạt động quét mìn truyền thống hai nhiện vụ này thực hiện đồng thời, chủ yếu vì lý do an toàn Nhưng đây không phải là cách giải quyết tối ưu Công nghệ AUV được áp dụng cho nhiệm vụ khảo sát nhằm tiếp cận an toàn, rẻ tiền, khoảng cách đủ gần đối với mìn để thu thập nhanh chóng, chính xác các dữ liệu về mìn (phân loại và định vị) đảm bảo cho thiết bị vô hiệu hóa mìn làm việc an toàn, hiệu quả, nhanh chóng Trong chiến tranh Irắc Hải quân Mỹ đã sử dụng thành công AUV REMUS vào việc quét mìn Nó đã lập bản đồ mìn trong khu vực một cách

chính xác, đảm bảo thời gian và đặc biệt là tạo điều kiện rất thuận lợi cho thợ lặn vô hiệu hóa mìn Hệ thống KMN Karmoy, HUGIN [18] của Nauy đã thực hiện nhiệm vụ này có hiệu quả Hiện Nauy đang chế tạo HUGHIN 1000-AUV với nhiệm vụ phát hiện, phân loại và định vị mìn ở độ sâu từ rất nông đến vài trăm mét; đánh giá nhanh các yếu tố môi trường theo yêu cầu giải quyết các cấp sự cố; tham gia hoạt động chống ngầm và có thể thực hiện một

số nhiệm vụ khác như nghiên cứu khoa học

AUV dùng để bảo vệ cảng khỏi các mối đe dọa từ mìn Công việc đầu tiên chúng có thể làm là lập bản đồ mìn một khu vực đáy biển hoặc khu vực được bảo vệ trong bến cảng Những tiến bộ mới đây trong lĩnh vực robot ngầm đã tạo điều kiện cho Trung tâm nghiên cứu dưới nước của NATO (NURC) phát triển một loại AUV nhỏ, có thể triển khai nhanh để lấy mẫu không gian nhanh cả bằng âm thanh và không âm thanh NURC có thiết bị ngầm tự trị REMUS có thể thực hiện nhiệm vụ trinh sát trong vùng nước nông và rất nông Nó cũng có thể dùng rất hiệu quả cho việc chống mìn ở khu vực cảng, cầu tàu (đã được thử nghiệm vào năm 2002) OEX, một sản phẩm của Trường đại học Florida Atlantic đã được thử nghiệm và chứng tỏ rằng có khả năng phát hiện và phân loại tất cả các mục tiêu với sự định vị chính xác cho phép người/thiết bị quét mìn nhanh chóng và hiệu quả nhận dạng lại mục tiêu cho các xử lý tiếp theo Các thí nghiệm của NURC được thực hiện nhiều lần và nhiều nơi đã chứng tỏ rằng các AUV thương phẩm cũng có thể sử dụng hiệu quả để phát hiện và phân loại các đối tượng trên đáy biển ở khu vực cảng

và bến tàu, và sự kết hợp các phương tiện chống mìn với công nghệ AUV có khả năng cải thiện một cách đáng kể tốc độ, hiệu quả và độ an toàn của các hoạt động trợ giúp chống khủng bố bằng thủy lôi đối với các cảng, đặc biệt là làm giảm đáng kể thời gian làm sạch cảng [15]

AUV cũng được sử dụng để phát hiện tàu ngầm trong các hoạt động chống ngầm

Công nghiệp dầu khí đã sử dụng AUV để khảo sát vị trí đáy biển trước khi bắt đầu xây dựng cơ sở hạ tầng ngầm; để đặt các đường ống và hoàn thiện công trình với giá thành thấp nhất và tác động ít nhất đến môi trường

Khảo sát vị trí hỗ trợ cho việc đặt các thiết bị dầu khí xa bờ là tiến hành lập bản đồ chi tiết tất cả các đặc điểm có thể tác động đến công trình định xây dựng đặc biệt là những mối đe dọa gây ra bởi tự nhiên hoặc con người ở đáy biển hoặc trong lòng nước Ở những vùng nước sâu phương pháp được sử dụng là kỹ thuật địa chấn thăm dò thông thường Phương pháp này đòi hỏi phải triển khai các sensor gần với đáy biển Độ sâu càng lớn chiều dài dây càng lớn với chi phí quan hệ với độ sâu theo luật số mũ Điều đó đòi hỏi phải

có sự thay đổi căn bản về phương pháp khảo sát vị trí Do sức ép của các yêu cầu công nghệ nên vào năm 2001 hãng BP đã tiến hành thử nghiệm đầu tiên

về khảo sát vị trí sử dụng công nghệ AUV Hai hệ thống được sử dụng đồng thời là HUGHIN 3000 và Maridian 600 Kết quả khảo sát cho thấy cả hai hệ thống đều cải thiện một cách đáng kể dữ liệu thu thập được so với dữ liệu có được nhờ các sensor cùng loại được kéo trong cùng khu vực Đây chính là thời điểm khởi đầu của dòng AUV mới-AUV khảo sát [19] AUV cho tìm kiếm và khảo sát điển hình là HUGHIN và ODISEY Hiện nay nhiều AUV lớp khảo sát đang được thiết kế và chế tạo: Hãng ISE đang chế tạo một AUV kết hợp các tính năng của các AUV Theseus và ARCS để khảo sát vị trí với hiệu quả cao, giá thấp và độ chính xác cao; Hãng Furgo Survey và ISE đang chế tạo AUV khảo sát thương mại dùng cho khảo sát vị trí ở độ sâu đến 5.000 m

Nhưng việc sử dụng AUV cho nhiệm vụ khảo sát hiện nay còn rất hạn chế bởi vì ngoài việc nó là công nghệ mới còn do hầu hết các hãng khảo sát hiện phụ thuộc rất lớn vào công nghệ ROVs

Các AUV được dùng cho công việc kiểm tra các công trình dưới nước: AUV là giải pháp rẻ tiền hơn so với ROV để kiểm tra các cáp quang chôn dưới đáy biển ở những khu vực nước nông AQUA EXPLORE 2 trong điều kiện dòng chảy mạnh đã thực hiện thành công việc kiểm tra và đo độ sâu được chôn của 400 km cáp quang chôn ngầm ở eo biển Đài loan vào mùa hè 1999

AUV được sử dụng để theo dõi tác động môi trường Các AUV làm được nhiệm vụ này phải có tầm hoạt động trên 50 km, phải có các sensor thu thập

dữ liệu đa ngành và phải hoạt động tin cậy Một số AUV được dùng cho công việc này đã được tổng kết tròn [20] Chẳng hạn AUV REMUS đã được sử