讓無人艇助力海洋強國夢

一潤

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

每次開學，爸爸東拼西湊為我們籌足學費，還會樂觀地對我們說：“別擔心學費，只要你們愿意讀書，我們就是砸鍋賣鐵也供你們。”

筆者：聽說你小時候家境貧困，上學也挺艱難的？

彭艷（以下簡稱彭）：我1982年出生在沂蒙老區一個農民家庭。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。可即便如此，爸爸依然對生活充滿激情，經常帶著我和姐姐跑到附近山上抓野兔、看風景，讓我們的生活充滿樂趣。每次開學，爸爸東拼西湊為我們籌足學費，還會樂觀地對我們說：“別擔心學費，只要你們愿意讀書，我們就是砸鍋賣鐵也供你們。”爸爸身上那種不畏艱難、熱愛生活的激情，給了我強大的精神支撐。2000年，我的高考分超過一本線40多分，被沈陽建筑大學電氣工程及自動化專業錄取。

筆者：你在上大學期間經常勤工儉學？

彭：讀大學期間，周末和寒暑假，我一天要做四五份家教。大一時春節回家，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，我帶你們抓野兔去！”大學四年，爸爸一直是我學習的強大動力。畢業后，我考上了中國科學院沈陽自動化研究所機器人學國家重點實驗室的碩博連讀，選擇了無人艇作為研究方向。

筆者：海洋智能無人艇在當時是很冷門的課題，你怎么想到研究這個呢？

彭：經常有人問我這個問題。其實，與無人艇結緣，源自我對藍色海洋的癡迷與敬畏。從學生時代起，我對海洋就有一種特殊的情結，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。我們要實現海洋強國戰略，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、無人車已經有很多人在做了，我想挑戰一個更新奇、更有潛力的領域。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。

為了做出最先進最實用的無人艇，10年間我有一半時間在海上度過

筆者：無人艇為什么以“精海”命名？你們需要經常在海上搞試驗嗎？

彭：“精海”無人艇命名出自“精衛填海”的故事，寓意用精衛填海的精神，打造出精準執行海上任務的無人艇。研發之初，因在國內還屬于前沿領域，可供借鑒和參考的經驗很少，我們全靠自己摸索。剛開始，無人艇在避障、感應等方面經常出問題。為了確定產品可靠性，讓無人艇能在海上平穩地“跑”起來并執行任務，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。為了做出最先進最實用的無人艇，10年間我有一半時間在海上度過。

筆者：你的“精海”研發團隊很年輕啊。

彭：我的團隊平均年齡32歲，的確很年輕。作為團隊的負責人，我可以這樣說，團隊里除了小伙子，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，既能探索國際學術前沿，又具有追求極致的工匠精神。無人艇是個大系統，每次出海都要十幾人甚至二十幾人相互協調。我盡力發現大家的特長，把每個人的優勢都釋放出來。“精海”系列無人艇實現了中國無人艇在南海巡航和南極科考等關鍵領域從無到有的應用，正是用“精衛填海”精神換來的。

筆者：你們在技術上應該遇到過不少困難吧？

彭：中國有7000多個島礁，有數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，能夠實現自主航行、自主避障、自主測繪。

但無人艇對島礁的測繪，技術上面臨不少困難。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。因為無人艇運用的是聲吶測繪，要求無人艇必須走直線。可島礁周邊的浪很大，無人艇走直線特別困難。我就發明了一個新的辦法，通過無人艇上的雷達將它周邊的海浪信息收集起來，建成一個動態模型，叫擾動空間。無人艇上面有很多傳感器，我把它們的姿態測出來，形成一個姿態空間。姿態空間和擾動空間都不停變化，我只要把兩者對應起來，找到一個映射關系，就可控制無人艇的糾偏量，讓它走得準、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，把對方的信息估算出來，以實現移動避障。最后一個難點是無人艇的續航里程只有幾百公里，如果進行遠海航行作業的話，必須要跟母船配合著使用。可海上風浪大，無人艇作業完成之后再回到母船一直是很困難的事情。因為母船和無人艇都晃得很厲害，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急探測，為油輪打撈和事故后續處置提供了珍貴的數據

筆者：能否介紹一下無人艇對現實生活的意義？

彭：無人艇是在海面上移動的機器人。茫茫大海波濤洶涌，島礁周邊水流紊亂。無人艇作為海面機器人系統及空天地海無人系統的重要跨域節點，是改變未來海上游戲規則的顛覆性技術。作為一種無人操作的水面艦艇，它可以去執行危險以及不適于有人船只執行的任務，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。業內專家指出，海岸測量測繪、海上搜尋救援、近海巡邏、反走私、保護航道以及在海界、橋梁、碼頭、石油鉆井平臺等海域（水域）執行任務，今后都有望交由無人艇承擔。

筆者：“精海”號研制成功后，有哪些應用呢？

彭：2013年，我的課題組研發的精海1號無人艇一炮走紅——隨中國海事166海巡船赴南海巡航，承擔了對南海島礁海域的測量和檢測任務，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，還完成了勘察相關航路、檢驗海圖等航海資料準確性的工作，實現了我國無人艇在南海第一次應用。此后，“精海”系列無人艇屢立奇功：精海2號搭載在“雪龍”號上赴南極進行科考任務，在南極羅斯海發現了適合“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”赴東海進行大范圍海圖測繪，填補了島礁群海域、淺灘測繪空白;精海4號用于內河湖泊環保、水利、生態監測……精海8號作為一艘輕量型無人艇具有路徑規劃、導航避障、目標識別等功能，執行任務全面。2017年8月，“精海”系列參加中國第一屆無人船國際比賽，榮獲大賽“優秀技術獎”，還獲得世界機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，現場彌漫著有毒氣體，人不能進入。精海3號、7號兩型無人艇被緊急調撥至沉船核心區，進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急探測，為油輪打撈和事故后續處置提供了珍貴的數據。這是世界上首次采用無人艇完成凝析油泄漏事故的應急探測。在國家需要的時候，我們的科技成果隨時可以發揮作用，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：無人艇確實就像我的另一個孩子。2009年我博士畢業就開始在大洋大海邊測試無人艇，參與到了上海大學國家重點學科羅均、謝少榮教授的團隊，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，因為我常帶著年幼的兒子和婆婆一起出差。兒子出生不滿5個月，我就帶上他和婆婆出差到現場。在上海時，我就把兒子“寄存”到實驗室旁開辟的親子間，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域的翹楚，獲得過不少榮譽和獎勵吧？

彭：從事無人艇研制以來，我確實獲得了不少榮譽，如上海市青年拔尖人才、上海市晨光學者、上海市巾幗創新標兵、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發明二等獎、上海市科技進步一等獎、第17屆中國國際工業博覽會創新金獎等。

2019年《花開中國-時代女性盛典》“三八”國際婦女節特別節目，我有幸作為中國杰出女性的四名代表之一受邀參加。現場，我和團隊中的“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展海洋事業的時代，我們有幸加入其中貢獻自己的力量，感覺特別自豪。

〔編輯：潘金瑞〕