夏日的黄海之滨，水面波涛万顷，一排排百米高的白色风机迎风高耸。水下暗流涌动，硕大的风机桩嵌入海底，一个黄色的方形机器人正吸附在风机桩上，完成它的又一次水下巡检作业。

　　水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，近年来水下机器人已成为开发海洋的重要工具。这款集目标识别、表面清理、无损探伤和湿法焊接多功能于一体的智能水下检修机器人，由南通大学电气工程学院研发成功，为海工企业未来的检修工作提供了新的方向。

　　“水下焊接的实现在现阶段还是依靠人力。”项目团队负责人、南通大学电气工程学院学生言淳恺说，焊接本身就是一个辛苦的工作，更何况是在水下进行焊接，其难度不言而喻。工人们往往需要经过专业的潜水培训，下水前，焊条焊机、潜水头盔、潜水服、铅块腰带、空压机、氧气瓶、对讲机等全部都要配备齐全。在水下，他们不仅要面临高水压和温度的挑战，如果水质污浊，还会成为“睁眼瞎”。

　　智能机器人进行水下作业的首要步骤是进行目标识别。系统会根据图片原理，基于先验机制，依次划分海底线和目标结构件，实现粗定位。“我们曾经去江苏一家企业进行实地考察，发现海底的水比较浑浊，直接影响到水下能见度。”言淳恺说。为了解决这个问题，团队在原有的视觉识别基础上，运用声呐增强声信号，并且在机器上添加辅助光源和偏振片，在后期图像上也做了增强处理。

　　由于长时间的浸泡，风电桩基础和船只底板的表面会有海洋生物附着，因此目标识别结束后需要用高压水射流清理表面后再进行无损探伤。一开始，团队尝试用单一的超声波技术进行探伤，但效果不佳。后来，他们将超声波和视觉探视相结合，有效提高了探伤精度。在智能水下检修机器人的研发过程中，团队利用结构光来增强焊缝特征，以便摄像头快速找到缺陷处，离线焊缝跟踪后进行焊接作业。“因为操作相对繁琐，我们在湿法焊接方面耗费了将近一年的时间。”言淳恺说，通过不断试错推演，团队终于克服了水下焊接修复的难点，实现了水深小于5米的稳定焊接作业。

　　“一代机器人水下作业时，水流影响较大，最初，我们设计了2个臂，通过磁吸附的方式将机器人固定于风电桩。通过实验，发现稳定性还有待提高。于是在机器人下方位置增加了1个臂，并将3个臂设计为可前后伸缩，三角形的构造让机器人更稳定。”指导老师、南通大学教师杨慧说，改进后的第二代机器人，相较于第一代有了不少改进，今年上半年，团队与大连中远海运海事工程技术有限公司南通分公司合作，对万吨级船舶进行检修，大大提高了检修作业效率，在船侧板的检修中发挥了重要作用。

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