陈佳伦，谷海涛，林扬，孙原，孟令帅

(1. 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁 沈阳 110016；2. 中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳 110169；3. 中国科学院大学，北京 100049)

0 引 言

海洋探索的主要方式是母船携带AUV至指定位置，布放其进行水下作业，AUV完成任务后，人工回收至母船。母船式海洋作业流程经过数十年的经验累积，安全性、可靠性较高，但效率较低，人类已探索的海底只有5%，还有95%未知海底，海洋探索方式进入一个瓶颈期。

基于目前情况，美国、日本提出下一步设计规划，以及国际组织XPRIZE举办Shell Ocean Discovery（以下简称海洋探测大赛），旨在提高海洋探索的自主性、规模、速度、深度和分辨率，突破目前瓶颈。伍兹霍尔海洋研究所提出了“未来海洋作业三步走发展规划”[1]，提出ASV（Autonomous Surface Vehicles，ASV）充当母船通信的中继信标协调AUV完成大范围、超视距作业，逐步实现AUV长时海洋探测工作。日本针对其周围海域提出了“自盘古”计划[2]，使用ASV与水面艇协助AUV作业，并提出可在海床移动、采集样品的ROV（Remote Operated Vehicle，ROV），完成研究矿床成因等科研任务。海洋探测大赛是一项为期3年、耗资700万美元的全球竞赛，日本GEBCO-NF团队采用无人艇与AUV协同作业方案，高效完成在有限条件下对规定区域探测并赢得比赛冠军[3]。

图 1 “自盘古”计划示意图Fig. 1Schematic illustration of the Zipangu project

本文针对未来海洋探测，基于目前海洋技术水平，结合USV与AUV各自优势，弥补AUV携带能源有限、USV探测深度有限等缺陷，提出USV与AUV一体化系统概念设计，并针对一体化系统的需求提出一种三体船型USV。……