Wave Glider波浪滑翔器:無人駕駛航行機器人探索浩瀚大海

作者 Samantha Zee

波瀾洶湧、大小船隻、兇猛巨鯊,軟體工程師還得配合下海。

這些都對 Java 程式語言之父James Gosling 產生出莫大的吸引力。他在五年前加入 Liquid Robotics,協助打造 Wave Glider SV3 及其它無人駕駛航行機器人。

Wave Glider SV3 在夏威夷進行試航的身影。
Wave Glider SV3 在夏威夷進行試航的身影。

Gosling 說 Wave Glider 無人駕駛航行機器人的外型猶如九呎長的菱形,部分像是衝浪板、部分像是獨木舟。利用海浪和太陽能當成混合動力和推進系統的動力浮在海面上,並且將吃重的運算工作交給 Jetson TK1

堅固的船身足以因應各種艱困的航行狀況,包括巨浪、颶風,還有不時會遇到鯊魚、逆戟鯨和海豹等對這艘船好奇不已的生物。

「對 Wave Glider 來說最大的挑戰是必須躲過颶風的襲擊,迄今已經躲過17個。」Gosling 在 NVIDIA GPU 科技大會上對滿座的嘉賓們這麼說。

模擬鯨魚

 

Wave Glider 獨特的雙體結構有一部分是浮體結構底下、沉在水中的有翼支架,兩者間使用固定式繫帶相互連結。Gosling 說支架提供向前的推進力,讓機器人能在惡劣環境中生存下來。

Wave Glider 使用輔助向量推進器(外形像是船舵,常被稱為「thrudder 」),在遇到惡劣海象時提供額外的推進力,或是依操作上的需要快速進行調整。

採用混合推進動力系統的 Wave Glider SV3。
採用混合推進動力系統的 Wave Glider SV3。

有翼支架機械構造的動作,「就跟鯨魚尾部在水中擺動的樣子一模一樣。」Gosling 說。

Liquid Robotics 已生產350多具 Wave Glider 無人駕駛航行機器人,隨時都正在進行至少12項任務。

軍事國防機構、石油天然氣公司,以及海洋和環保組織使用外觀如同衝浪板的無人駕駛機器人,Gosling 說在獨立無依的海上得倚靠繁重的運算作業(這交給 Jetson TK1 來處理是再適合也不過),才能順利操作這些機器人。

獨自航行

Liquid Robotics 公司分別位於加州森尼韋爾和夏威夷卡慕拉的工程師,在 Liquid Robotics 生產板上使用 NVIDIA Jetson TK1,再加上各式通訊板,而這些零件密封安裝在使用鈦合金及碳纖維打造的 Wave Glider 船身隔艙內。

「海水流入船艙、海洋生物啃咬或是零件短路都會造成問題,所以我們得測量和監控每條電線。」

Wave Glider SV3 準備下海。
Wave Glider SV3 準備下海。

「供電系統遠比操控系統複雜的多了。」Gosling 說。

Gosling 跟他的團隊採用相當昂貴的銥衛星連線,當成與無人駕駛航行機器人的通訊方式。

他說:「我們用十分不同的角度去思考通訊系統,因此極需要機器人具備自主駕駛的能力。」

連接器得耐受海水的侵蝕,成本要硬碟還貴。

Wave Glider 獨自在海上航行,有時長達數月,因此可以設定 Jetson 的程式以偵測船隻避免碰撞、測量海溫和海壓、監控從汙染到輻射等各種數據、計算魚群數量和偵測海嘯。

一旦出現故障時,軟體工程師偶爾得穿上潛水服下海搶修,這「讓除錯工作比平常增添更多樂趣。」Gosling 說。