江蘇徐州：自主研發(fā)！國(guó)內(nèi)首臺(tái)！這個(gè)機(jī)器人能在水下300米給船舶“搓澡”

本報(bào)記者 孫馮燕 王春瑩 梁夢(mèng)雨

7月16日下午，在位于青島的國(guó)家深海基地，一臺(tái)體形龐大，重達(dá)200多公斤的紅色“大塊頭”，被吊臂車送入海中，為蛟龍?zhí)柲复跋蜿?yáng)紅”號(hào)進(jìn)行清洗作業(yè)。

這是國(guó)內(nèi)首臺(tái)自主研發(fā)的商用水下智能清洗機(jī)器人，“身材”魁梧卻內(nèi)藏精細(xì)，集空化射流技術(shù)和智能控制技術(shù)于一體。

此刻，遠(yuǎn)在500公里外的江蘇徐州，江蘇師范大學(xué)智慧教育學(xué)院胡元發(fā)副教授正在通過(guò)視頻對(duì)機(jī)器人操作進(jìn)行遠(yuǎn)程技術(shù)指導(dǎo)。

接到指令后，機(jī)器人“聽(tīng)話”地靠近船只，翻轉(zhuǎn)、吸附、爬行、清洗，一番操作下來(lái)，船身上的藤壺、海草等附著物被清理干凈。

這個(gè)“大塊頭”是如何誕生的？為我國(guó)船舶清附工作帶來(lái)哪些突破？徐州高校教師如何與這臺(tái)機(jī)器人結(jié)緣的？

這些問(wèn)題的背后源于一次偶然的靈感碰撞。

2016年，在一次行業(yè)交流會(huì)上，胡元發(fā)了解到民用與商用船舶清潔市場(chǎng)的廣闊前景。

“我們做了大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)，船體表面粗糙度每增加10um（10um=0.01mm），油耗就增加10%，船速也會(huì)下降。一艘輕度生長(zhǎng)海生物的船舶在正常巡航速度下能增加油耗15%；重度則使油耗增加逾兩倍，全球船舶業(yè)每年為此需耗資數(shù)百億美元。”胡元發(fā)說(shuō)。

當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)的船舶清洗方式主要是人工作業(yè)，潛水員下水清洗，效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)高，容易對(duì)船體涂層造成損壞，從而增加維護(hù)成本。

面對(duì)日益增長(zhǎng)的海洋清潔需求及行業(yè)內(nèi)對(duì)高效環(huán)保解決方案的迫切需要，胡元發(fā)率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)迎難而上，致力于研發(fā)水下智能清洗機(jī)器人，為船只徹底“搓個(gè)澡”。

“作為一名科研人員，我覺(jué)得這個(gè)事很有意義，解決的是‘卡脖子’技術(shù)，能在一個(gè)層面帶動(dòng)一個(gè)產(chǎn)業(yè)乃至行業(yè)創(chuàng)新升級(jí)。”胡元發(fā)深有感觸。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想，胡元發(fā)團(tuán)隊(duì)幾乎走遍了我國(guó)陸地18000公里海岸線上的碼頭，對(duì)可以?？看笮痛缓＿\(yùn)碼頭的水質(zhì)、水體都進(jìn)行了采樣分析，以尋找實(shí)施技術(shù)的合適條件。

從黑龍江到深圳港，從高校到研究所，從最初的概念構(gòu)想到最終的產(chǎn)品成型，7年多的時(shí)間里，胡元發(fā)平均每年乘高鐵輾轉(zhuǎn)各地近5萬(wàn)公里。

創(chuàng)新并不是一蹴而就，一個(gè)在水下靈活自如的“機(jī)器人”身上有著近40人夜以繼日地付出與努力。

胡元發(fā)坦言：“供應(yīng)鏈不完整、測(cè)試條件比較復(fù)雜、人才流失都是擺在面前的難關(guān)。最難的就是很多技術(shù)都是從0到1，我們是第一個(gè)做，要反復(fù)試驗(yàn)?！?/span>

噴嘴空化效果仿真實(shí)驗(yàn)、清洗盤吸附力試驗(yàn)、清洗盤清洗效果試驗(yàn)……經(jīng)過(guò)上萬(wàn)次測(cè)試，研發(fā)團(tuán)隊(duì)完成了十幾種類型商用散貨船的全面測(cè)試，正是在這樣一次次的挫敗與堅(jiān)持中，胡元發(fā)團(tuán)隊(duì)終于取得了突破性進(jìn)展。

2018年，胡元發(fā)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出第一代履帶式水下智能清洗機(jī)器人樣機(jī)，這一里程碑成就驗(yàn)證了核心技術(shù)的可行性；

2021年，第一代輪式全新水下智能清洗機(jī)器人設(shè)計(jì)完成并通過(guò)評(píng)審，標(biāo)志著水下智能清洗技術(shù)邁上了新臺(tái)階；

2023年，第四代履帶式機(jī)器人組裝及海試完成，正式開(kāi)啟了商業(yè)清洗作業(yè)新路徑。

一路走來(lái)，胡元發(fā)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)整合相關(guān)研究成果，將“空化射流”工程應(yīng)用技術(shù)和水下機(jī)器人智能控制技術(shù)用于水下污損生物清洗，確保對(duì)各類船體材質(zhì)在復(fù)雜多變海況下的高效、安全清潔，為船舶清附工作提供了創(chuàng)新解決方案。

“空化射流技術(shù)利用超空泡現(xiàn)象，對(duì)被清洗表面污染物進(jìn)行高效無(wú)損清洗，可產(chǎn)生上百兆沖擊力。原先人工一小時(shí)僅能清洗50至100平方米船體，而水下機(jī)器人清洗速度實(shí)測(cè)達(dá)到1200平方米每小時(shí)，還能下潛達(dá)300米?！焙l(fā)驕傲地說(shuō)。

2023年4月，胡元發(fā)團(tuán)隊(duì)在蓬萊港對(duì)廣州遠(yuǎn)海汽車船運(yùn)輸有限公司“常榮口”號(hào)輪進(jìn)行清洗檢測(cè)。經(jīng)持續(xù)跟蹤清洗后，“常榮口”號(hào)輪從蓬萊到墨西哥航線單程7500海里，往返用時(shí)3個(gè)月，全程節(jié)省燃油197.7噸，減碳約680噸，共計(jì)節(jié)約98萬(wàn)元。

如今，胡元發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)自主技術(shù)攻關(guān)，掌握了水下智能清洗檢測(cè)機(jī)器人的關(guān)鍵核心技術(shù)，已取得發(fā)明專利4項(xiàng)，實(shí)用新型專利11項(xiàng)，外觀專利1項(xiàng)，軟件著作權(quán)21項(xiàng)，還有6項(xiàng)發(fā)明專利正在受理。

目前，胡元發(fā)團(tuán)隊(duì)已啟動(dòng)船舶商業(yè)清洗服務(wù)，通過(guò)尖端技術(shù)和優(yōu)質(zhì)服務(wù)，與中遠(yuǎn)、河北遠(yuǎn)洋等頭部企業(yè)達(dá)成合作。

“我們將繼續(xù)在海洋航運(yùn)、海洋平臺(tái)、海洋牧場(chǎng)、水下設(shè)施等多個(gè)領(lǐng)域拓展，立足徐州尋找合作契機(jī)，推廣水下智能檢測(cè)、清洗機(jī)器人更多場(chǎng)景的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)小產(chǎn)業(yè)服務(wù)大市場(chǎng)，引領(lǐng)船舶清洗行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展?！焙l(fā)表示。

編輯：宋繼業(yè)