一、成果介绍

1.长航时多源海洋能驱动机器人技术

【项目概述】当前对海洋环境观测需求迫切，特别是建立长时序、广域、精细的海洋环境大数据库能够对研究气候变化、极端天气、推进海洋开发、推动海上国防事业发展极为重要。当前水面航行器普遍存在能耗大、有污染、航时短、获取数据少等突出问题，导致长时序、广域精细化的海-气界面观测数据匮乏，制约了海洋气象预报准确性及海洋数据化。

在国家自然科学基金、科技委创新特区、预研基金等持续资助下，团队原创性地提出、发展了长航时多源海洋能驱动机器人技术，构建了国际首套“风-光-波能”混合驱动海洋机器人样机，并完成了自主长航时海上试验验证，累积航程逾1000公里。已取得自主可控的完整知识产权体系，包括授权中国发明专利20余项、日本发明专利1项、受理发明专利20余项、软著12项、学术专著2部；巡航航速≥2kn、波浪推进航速≥2kn、跟踪精度≤8.0m的技术指标；总体上达到了同类技术的国际先进水平。

长航时多源海洋能驱动技术是破解水面航行器航时短局限的一种创新性技术方案。在海洋环境监测，特别是建立长时序、广域、精细的海洋环境大数据库领域中具有较大的发展空间和市场前景。

【项目成熟情况】以南海“海-气界面观测”为例：我国南海海洋面积约为210万平方公里，每2000平方公里一台航行器业务化检测，用1050余台航行器即可实现南海海域全覆盖。每个航行器的定价约50万人民币（依据搭载的不同仪器设备而定），可以创造约5.3亿人民币的经济收益。

完成了关键技术攻关及系统集成，研发了两套实验样机，通过3次海试，累计航时超过3个月，其长航时多源海洋能驱动技术、自主控制技术、系统设计方案及样机可靠性、自主环境观测能力等均得到了有效验证。

【应用范围】成果适用的工程领域或国民经济行业，海洋、气象、环保、渔业、海事、海工、海防等，对海洋“海-气界面观测”数据需求的部门。

2.深海探测型载人潜器

【项目概述】海洋是地球上尚未被人类充分认识和开发利用的各种自然资源潜在的战略基地,海洋的科学研究离不开各种海洋装备,深海载人潜水器就是可以运载科学家和各种工程人员进入深海亲临其境进行直观观察和进行各种科学研究的重要装备。

深海探测型载人潜水器是哈尔滨工程大学发挥学校在潜器及水下机器人方面的优势而研制的，潜器总长12.3米、宽3.2米、高2.4米，首部配备有机械手一部，可以完成一般的水下作业任务。推进系统采用了六个高效导管推进器，可以使潜器灵活的进行空间六自由度运动，同时还配备了先进的定位、导航、通信、生命支持系统等。

该型载人潜器的特点具有：下潜深度大、内部空间宽敞、水下作业时间长、续航力大的等特点。其作业深度可以在大部分海域进行探测任务，同时该型潜器强大的载荷代换功能，可以满足几十名人员和大量物资的运送任务，也意味着潜器具有很大的改造和升级的空间，该型潜器所具有多功能特点为国内首创：集科学探测、物资和人员输送等多种功能于一体。

【项目成熟情况】技术成熟，填补国内空白。

【应用范围】深海资源开发领域。

3.SY-II遥控水下机器人

【项目概述】该成果为国家“863”计划项目，“实验-2”遥控水下机器人的主要合计思想是：使船只在进入船坞以前进行船体厚度检测大大提高船只运营效率和使用可靠性。该平台包括遥控水下机器人的水下探测技术和船体检测技术。

技术指标：

潜深：100米；

移动速度：1m/s；

能源：锂离子充电电池；

控制方式：既可使用遥控手柄手动控制，也可通过水面控制台实现自动控制。

主要探测传感器：水下TV、前视成像声纳、深度计、磁罗经、超声波测厚仪等。该水下机器人已于2010年通过了蓬莱海洋实验。

该水下机器人相关技术已获得专利 CN200810137410.5、CN201010159041.7。

【项目成熟情况】具有样机，技术成熟。

【应用范围】既可用于水下摄像机和成像声纳检测船体和水下结构物的腐蚀、破损和附着情况，也可利用超声波测厚仪测量船体钢板及构件的厚度，了解腐蚀程度。

4.海生物目标自主检测与抓取捕捞机器人

【项目概述】基于国家自然科学基金重点项目，由哈尔滨工程大学牵头和中科院自动化所共同完成。面向海洋牧场的海参、扇贝、海胆等目标的机器捕捞分别研制了自主吸纳和自主抓取作业两型水下机器人。

针对小样本提出迁移深度模型、模拟数据增广和多卷积层融合系统方法，实现水下可变形小目标准确识别和跟踪；针对声纳图像特点，提出改进的反距离加权插值算法，和基于隶属度的模糊增强算法，提高了水下环境的成图质量和检测准确率；分别研制了自主吸纳和自主抓取作业两型水下机器人，针对作业中的干扰和遮挡提出了手眼融合规划和控制模型，实现了海洋自然养殖环境下的生物目标全自主规划、识别、定位、跟踪、控制和抓取。实现了海洋自然养殖环境下的生物目标全自主规划、识别、定位、跟踪、控制和抓取。获得国家发明专利16项，省部级二等奖两项。

机器人重量90kg，单次入水捕捞重量15kg，配备了三关节机械手，前视声纳，水下摄像机，四个水平推进器，两个垂向推进器，具备手动遥控和自主两种模式，可实现海底生物生活环境的自主监测，目标识别跟踪，全自主规划路径、抓取和捕捞作业。

【项目成熟情况】（1）成果目前已基于哈船特装等和山东海洋与渔业厅建立协同创新中心，正向山东太阳岛船舶科技有限公司，东方海洋牧场等推广多台套水下机器人，未来在水下海生物养殖环境监测，机器捕捞，通过遥控甚至自主的形式逐渐代替潜水员作业，降低捕捞成本，提高捕捞安全性有广泛地前景，可采取的合作方式包括技术转让、技术入股、合作开发、技术服务等多种形式；

（2）成果目前已在现实环境，即獐子岛海洋牧场进行了真实的应用验证，达到技术成熟度7级，将进一步提高捕捞效率，形成充分的用户验证和批量推广。

【应用范围】主要应用于海参、扇贝、海胆等海底生物生活环境的自主监测，目标识别跟踪，全自主规划路径、抓取和捕捞作业。

5.水面无人艇自主控制系统

【项目概述】针对我国海洋科考、海上作业、海上安防、海上护卫等的迫切需求，充分发挥无人系统在海上重要领域的关键性作用，解决迅速、广域、灵活、可靠、长期、智能化、系列化的海洋开发利用的综合要求问题，在国防973、国家863、海军、军科委等多个项目的支持下，哈尔滨工程大学突破复杂海况、输入饱和、欠驱动、强非线性、高速强机动等多元素约束，成功研发了感知、决策、控制一体化的水面无人艇自主控制系统，并在哈工程自主研制的国内首艘具有全自主能力的“XL”号水面无人艇、国内首艘超高速复合动力无人艇“天行一号”，验证了水面无人艇自主控制系统的有效性和先进性。目前，学校在该领域申请专利和软件著作权近百项，在国家出版基金资助下出版相关著作3部。经过多年的迭代，该系统已经衍生出模块化的系列型号，技术指标和功能属性可以根据需要剪裁和配置，典型功能包括水面环境感知、航路自主规划、循迹自主航行、障碍自主避碰等。可以在小型、中型、大型等无人艇上适装，可以适用于排水型、滑行艇型、双体、多体等多类船型。该系统及相关技术在中船集团、航天集团等军工集团、以及深圳、江苏、辽宁等地方企业中得到了应用和合作。

【项目成熟情况】随着海洋资源开发利用的逐步深入，以及人们对海洋安全、海洋环境保护的广泛重视，促使海洋观测正在发生革命性的变化，主要体现在：海洋观测立体化，平台多样化，海洋观测系统化、网络化。因此，迫切需要海洋观测平台能长期、广域、经济、可靠、自主地执行海洋观测任务。水面无人艇自主控制系统是无人艇的核心关键系统，而无人艇作为一个无人海洋运载平台，可以在海洋中承担长期、自主、灵活、低廉的作业任务，因此，在民用领域具有非常广阔的应用前景，如海洋测绘与科学调查、环境监测、水文调查、气象预报等。无人艇的还可搭载多种丰富的传感器，能长期、隐蔽、自主地在海洋中执行使命任务，并可以批量投入战场，从而具备对水面/水下海洋环境的立体、持续感知能力。

水面无人艇自主控制系统技术成熟度达到了6～7级。该系统在2020年应用于中船集团708所的中型艇上，获得了海军组织的实艇测试自主性全国第一名；在中船集团系统工程研究院的两艘小型艇上得到了应用，在大连、梧州等地的海域圆满完成了相关任务；2021年该系统在XX测量系统无人艇运动控制分系统全国竞标中成功中标，在中船集团5艘无人艇上装配。学校依托哈船智装公司，与黑龙江省农科院合作，研发了水田农作无人船，并计划在省内各大农场推广应用。

【应用范围】成果适用与交通运输、船舶工程、海洋科考、边防缉私等领域。

6.短接管切割机器人

【项目概述】短接管切割机系列广泛应用于军事、海洋工程、城市管道、造船、建筑、石化、机械、冶金、网架结构等行业的管道及桁架梁结构件的切割加工。切割机可对相贯管的单端采用空间几何进行解析，生成单端切割数据，因此可单独对任一端头、由任一起始点开始进行切割，并根据可生成的单端切割数据特点研发出不同机械结构的切割机以完成相应的功能。

技术特点：

为多关节联动控制设备，采用参数化输入，便于工人操作，可搭载氧气乙炔割枪、等离子割枪、高压水割头等。

涵盖三种相贯方式，内贯式、全贯式、API相贯式；具体可以实现对筒体与圆接管正马鞍相贯、筒体与圆接管偏马鞍相贯、筒体与圆接管斜马鞍相贯、椭球封头与圆接管相贯、球封头与圆接管相贯、锥壳体与圆接管相贯、平板与圆接管相贯、近似为平面椭圆的直口及坡口。

技术水平：

本团队具有多年且丰富的相关产品研发经验，鉴于我们自主研发的产品技术和功能达到或接近国际先进水平，国内处于领先水平。

技术指标：

管径范围大（Φ50mm～Φ1500mm）；

切割坡口角度范围：0°～±50°；

切割圆孔精度：±1.3mm；

切割板厚范围：≤150mm（根据可配割枪可适应更大宽度）。

【项目成熟情况】通过校企合作，已经获得厂家认可，已经证明，技术完全成熟，可以进行批量生产。

【应用范围】可以用于天然气管道、石油管道、化工管道、自来水管道、汽轮机、电力、锅炉、压力容器、船舶和核电等行业的法兰接管切割，实现与容器壳体相贯的法兰接管相贯线异形曲面切割。

7.小型智能水面无人航行器

【项目概述】小型智能水面无人航行器作为水面船舶的一种新型船型，可协助完成对水面的远程无人探测、警备、队伍保护、监视和预警，既可独立完成特定的水面工作任务，也可作为大中型水面船舶的附属装备。航行器采用模块化设计，小型滑行艇型，航速高、续航能力强，具备远程手动遥控和自主航行两种模式，可根据不同工作任务加载不同任务模块，航行器自带视频传输系统，可实现远程图像数传。具备避障、航迹跟踪、自动控制等功能。

智能水面无人航行器以较低的成本弥补大中型船舶在复杂水域工作的不足，尤其适用于不适合人员工作的危险水域环境科学考察、恶劣环境监测，短途快速运输等，具有较大的应用价值。

【项目成熟情况】该产品技术成熟，目前已经具有成品样机。

【应用范围】小型智能水面无人航行器，可协助完成对水面的远程无人探测、警备、队伍保护、监视和预警。

8.现场空间曲线切割和焊接机器人

【项目概述】大直径开孔数控火焰切割机是专门用于在圆柱形壳体上切割相贯圆孔的切割设备，也可以用于在平板或复杂空间曲面上切割投影圆孔。切割投影圆直径可以从300mm～3000mm，并且可以切割变角度坡口。本设备可以应用在造船、海洋工程中大型管结构、石油化工设备、冶金、压力容器制造、车辆和桥梁等行业。

功能特点：

（1）圆柱壳体上切割正交孔，偏心孔，能切割连续变角度的上下坡口。

（2）可以在平板、斜板上、曲面板上切割圆孔，并切割变角度的上下坡口。

（3）可配氧乙炔、等离子切割等切割系统。

我们开发生产的DKK－2型大直径相贯线数控火焰切割机经过了我们多年的研究设计，经过在各种条件下的严格考验，现已成功的应用于我国船舶制造，特别是多次圆满的完成了大直径、大垂直位移和坡口角度变化的高精度开孔，极大地提高了切割质量和生产效率，受到使用厂方的欢迎，本项目荣获2004年黑龙江省科技进步一等奖。

【项目成熟情况】技术和产品成熟可靠。

【应用范围】该设备可以用于在工业用型钢，主要是圆柱形壳体、扁球面及球形截面、圆锥形壳体或其他变截面型材上，切割投影圆孔、椭圆孔或其他类型的空间复杂曲线，切割变角度内外坡口，切割接管的管端，并可完成接管与壳体的自动焊接。

二、联系方式

如您对以上成果有进一步合作交流意向，请与我们工作人员联系对接。

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亓经理 0531-86196382