2021年7月25日至8月3日，教育部集成攻关大平台365体育官方唯一入口海洋工程团队研制的深海重载作业采矿车“开拓一号”，搭载于“向阳红03”号科考船，在我国南海西沙海域成功完成了1300米深海试验。不需要任何人工操控，“开拓一号”能根据预先设置好的程序，在海底一会儿走出“S”形，一会儿走出“J”形。除了在海底自主行走的能力，它的业务能力也非同一般：能自主感知周边的采矿环境。
深海采矿不需人工操控也能自主行走
本次海试，“开拓一号”深海采矿车在不同海区分别布放至108米、246米、968米和1305米等多个水深的海底，成功完成重载装备海上布放回收、海底路径规划与自主行走、海底矿石采集与沉积物取样等试验，突破了深水大功率液压、高压电力能源供给、信号传输与智能控制、水下布放回收姿态自动控制、海底行走与矿石采集等深海重载作业装备研发的关键技术。
图1 布放过程中的深海采矿车
采用创新研发的海底智能自主行走技术，“开拓一号”采矿车首次在1305米的深海复杂地质条件下，实现智能自主行走，通过水下精确定位信息感知和闭环反馈控制，由智能控制系统实时、自动控制采矿车行走，实现在无人操控条件下，采矿车按照预先规划的任意大曲率曲线路径，在海底自主行走和作业。
图2 深海采矿车海底着陆
图3 深海采矿车在海底自主行走
此次海试，采矿车在西沙海域海底多次成功完成“SJ”字样行走路线，进行了复杂地形条件下的大曲率曲线路径行走、小半径原地掉头等机动，显示采矿车具有出色的智能控制水平，和突出的海底作业能力。
图4 超短基线测量得到的采矿车海底“SJ”字样行走路径
交大智慧突破重载装备海上布放回收难题
针对重载装备海上安全布放和回收难题，项目组创新研发采矿车水中运动姿态自动控制技术，通过推进器推力的实时分配，稳定保持采矿车在深水长时间布放回收过程中的艏向角，有效减小光电复合缆扭转载荷，在试验海域遭遇2米波高、7级阵风高海况条件的不利情况下，成功实现重载装备的安全布放与回收。
图5 项目团队在海试现场
“开拓一号”深海采矿车以海底多金属结核为开发作业对象，长5.6米，宽2.5米，高2.0米，空气中重量9.0吨，具有海底作业环境感知、智能自主控制、高效水力集矿等作业能力。此次海试成功，标志着深海重载作业采矿车研发向工程化、智能化迈出了重要的一步。
