Підводна робототехніка — це наука і практика проєктування, виробництва і застосування роботів в підводному середовищі.
Що таке підводний робот? Підводними роботами заведено називати:
дистанці́йно керо́ваний підво́дний апара́т (ДПА, англ. Remotely Operated Vehicle, ROV); безпілотний автономний (неприв’язний) підводний апарат (АПА, англ. Autonomous Underwater Vehicle, AUV); дистанційно керований буксирований підводний апарат (ДБПА, англ. Remotely Operated Towed Vehicle, ROTV); дрейфуючі буї-вимірювачі (наприклад, Арго). Підводні роботи інколи відносять до мобільних, проте серед діючих міжнародних, що стосуються мобільних роботів, підводні не згадуються. Залежно від завдання, призначення і складу корисного навантаження підводний робот може вести фотографування, фільмування або маніпуляції: обстеження підводних трубопроводів (англ. Autonomous Pipeline Inspection), знищення морських мін (англ. Single Sortie Detect-to-Engage), будівництво і технічне обслуговування (англ. Intervention, Maintenance and Repair services, IMR) в морському нафтогазовидобуванню.
Дистанці́йно керо́ваний підво́дний апара́т Дистанці́йно керо́ваний підво́дний апара́т, також телекеро́ваний підво́дний апара́т (абр. ТПА) — це підводний робот, який дає змогу досліджувати океан без безпосереднього занурення оператора на глибину. ROV з’єднується з надводним судном за допомогою низки довгих кабелів, які називаються пуповинним кабелем (англ. tether). Цей кабель передає команди керування з надводного судна, тоді як ROV надсилає назад дані, включаючи відео в реальному часі, про навколишнє середовище.
Безпілотний автономний підводний апарат Автономний (неприв’язний) підводний апарат (абр.АПА, англ. untethered submersible) — підводний апарат без кабель-троса або троса. У 2024 році Міжнародна організація зі стандартизації (англ. International Organization for Standardization, ISO) затвердила міжнародний стандарт ISO 5411 «Судна та морські технології — Підводні апарати — Термінологія» (англ. Ships and marine technology — Submersibles — Vocabulary). Пункт 3.1.4 цього стандарту містить наведене вище визначення автономного (неприв'язного) підводного апарата.
АПА поділяються на апарати з рушіями та без рушіїв:
АПА з рушіями; АПА без рушіїв — підводний планер (англ. glider). Підводний планер — це тип автономного підводного апарата (АПА), який використовує невеликі зміни своєї плавучості разом із крилами для перетворення вертикального руху в горизонтальний, і таким чином рухається вперед з дуже низьким споживанням енергії.
Дистанційно керований буксирований підводний апарат Буксирований підводний апарат () — прив’язний підводний апарат, що буксирується самохідним судном і має можливість регулювання глибини та просторового положення. Це визначення міститься у пункті 3.1.9 стандарту ISO 5411.
У науковій та технічній літературі протягом тривалого часу, ще до затвердження міжнародного стандарту, для позначення безпілотних буксированих підводних апаратів використовувався усталений термін «дистанційно керований буксирований підводний апарат» (ДБПА; англ. Remotely Operated Towed Vehicle, ROTV).
Основна перевага таких апаратів порівняно з дистанційно керованими підводними апаратами та автономними підводними апаратами полягає у можливості дослідження великих площ. Оскільки ROTV не є самохідними, на відміну від ROV та AUV, вони переміщуються за допомогою судна-буксира, що дає змогу покривати більшу площу за коротший час.
ROTV також менш залежні від роботи рушіїв і, відповідно, є стійкішими до відмов виконавчих механізмів. Крім того, вони можуть бути економічнішими в експлуатації та здатні нести більше корисного навантаження. Такі апарати можуть транспортувати дороге й чутливе обладнання, зокрема бічні сонари, профілювальники морського дна та інші датчики, які забезпечують кращі результати за умов точного й стабільного руху апарата.
Підводна буксирована система зазвичай включає:
керований підводний апарат, що буксирується; буксирний кабель-трос; буксирувальне судно.
Контроль глибини занурення підводного апарата, який має велике практичне значення, може реалізувати вертикальний рух хвилеподібної траєкторії та багатопрофільний моніторинг океану в режимі реального часу.
Дрейфуючі буї-вимірювачі Уже наприкінці 1970-х рр., у поняття «підводний робот» вкладалося щось відмінне від понять «машина», «механізм», «автоматична система». Тоді вважалося, що: «Підводний робот — це кібернетичний комплексний пристрій, що має внутрішню пам'ять і самостійно орієнтується в навколишньому середовищі». Згідно з сучасними визначеннями робот повинен мати певну рухливість та ступінь (рівень) автономності. З експлуатованих зараз виробів, найбільш автономними, тобто здатними виконувати завдання за призначенням на основі поточного стану і сприйняття навколишнього середовища без втручання людини, є дрейфуючі буї-вимірювачі.
Класифікація Підводними роботами часто називають безпілотні підводні апарати, які мають вже сформовану класифікацію, наприклад, у Норвегії, а також в міжнародній практиці.
Провідні організації Протягом декількох десятиліть підводними роботами займаються в Вашингтонському, Саутгемптонському, Бергенському університетах, Університеті Херіота-Уатта, Массачусетському технологічному інституті і багатьох інших.
Підводна робототехніка в Україні В Україні роботи з проєктування та створення дистанційно керованих підводних апаратів ведуться в Миколаєві в Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова (НУК) фактично з перших років незалежності. Науковий напрям «Підводна техніка» є одним із основних напрямів прикладної науково-технічної діяльності університету. З 1993 року наукову школу очолює доктор технічних наук, професор Блінцов В. С. Протягом тривалого часу її діяльність здійснювалася в межах структурних підрозділів науково-дослідної частини НУК — спочатку Центру підводної техніки, а згодом Науково-дослідного інституту підводної техніки (керівник — д. т. н., проф. Блінцов В. С.).
За час існування наукової школи було спроєктовано та побудовано низку дистанційно керованих підводних апаратів з робочими глибинами від 20 до 600 метрів, зокрема: «Дельта-П» (1990), «Діаф» (1991), «Adeline» (1992), у межах проєкту «Атлеш» — «Атлеш» (1994), «ОПТИО» (1995); у межах проєкту «The North Star» — «NIF» (1995), «NOOF» (1996), «NUF» (1996); у межах проєкту «Шукач» — «Агент-1» (2001), «Агент-2» (2004); портативний апаратно-програмний комплекс для картографування донної поверхні (2002), МТК-200 (2007), у межах проєкту «Інспектор» — «Інспектор» (2008), «Софокл» (2009), «Чорномор» (2010); КНПА, «Архімед», «Гідрограф» (2014), «Бриз», ВСПН, «АНПА-РБ», «Шельф», «Простір», «Сканер», «Око», «Технік»; технологічний комплекс для здрібнювання твердих донних ґрунтів (2003); занурювальні відеокамери для інспекції свердловин — «ЗСВ-1» (2012), «ЗСВ-2» (2012), «ЗСВ-3» (2018). Підводний вимірювач товщини металевих конструкцій та підводний вимірювач електрохімічного потенціалу металевих конструкцій розраховані на робочу глибину 1 000 м.
За час існування наукової школи було спроєктовано та побудовано низку безпілотних буксированих підводних апаратів, зокрема:
буксировані підводні апарати зв’язку типу «Арго-буй» (2005): робоча глибина — 100 м, гранична — 600 м; портативний апаратно-програмний комплекс для картографування донної поверхні (2002): робоча глибина — 450 м; буксировані пошукові підводні апарати проєкту «Планер» (2012): робоча глибина — 500 м; буксировані підводні апарати проєкту «Глайдер» (2018): робоча глибина — 20 м; буксирований підводний апарат-гараж проєкту «Планер-М»: робоча глибина — 150 м.
Підводна робототехніка й освіта
Освітня підводна робототехніка З початку 2000-х робототехніка і підводна робототехніка зокрема, набули широкої популярності як освітня технологія, що дозволяє навчати школярів і студентів з різних технічних напрямків (програмування, схемотехніка, конструювання) і дисциплін (гідроакустика, прилади, навігація, обробка сигналів, комп'ютерний зір, маніпулятори та ін.).
Змагання з підводної робототехніки Технологічні конкурси з підводної робототехніки організовуються як з метою пошуку нових технічних рішень, наприклад, Shell Ocean Discovery XPRIZE або AUV Fest, де можуть брати участь і студенти, так і з переважно освітньою метою для студентів і школярів. + Змагання з підводної робототехніки серед школярів і студентів Назва змагання рівень рік початку Країна проведення Тип роботів вік учасників основний організатор Міжнародний 1998 США (Сан-Дієго) АПА Старші школярі, студенти, аспіранти Robonation MATE ROV Міжнародний 2002 США (іноді Канада). має мережу регіональних етапів ТПА Школярі, студенти MATE Center SAUC-E Міжнародний 2006 Європа АПА Студенти, аспіранти NEST SAUVC Міжнародний 2013 Сінгапур АПА Школярі, студенти, аспіранти IEEE OES Singapore SeaPerch Challenge Міжнародний США ТПА молодші школярі Robonation
Набори і конструктори підводних роботів Застосування підводної робототехніки в освіті стало можливим як шляхом цілеспрямованого розвитку тематичних програм () і проєктів (OpenROV, MUR), так і завдяки розвитку компонентної бази, появі нових виробників і здешевленню традиційно дорогих комплектуючих для підводних роботів (рушії, камери, датчики, роз'єми, кабель-троси й ін.)
Примітки
Джерела
Література Ляхов Д. Г. Современные задачи подводной робототехники // Подводные исследования и робототехника. — 2012. — № 1. — С. 15-23. Ageev, M.D., Kiselev, L.V., Shcherbatyuk, A.P.: Tasks for autonomous underwater robot. Fifth International Conference on Advanced Robotics, 1991. ‘Robots in Unstructured Environments’, 91 ICAR, pp. 1360—1364, vol. 2 (1991) Bellingham, J. G., & Rajan, K. (2007). Robotics in Remote and Hostile Environments. Science, 318(5853), 1098–1102. doi:10.1126/science.1146230 C. von Alt et al., "Hunting for mines with REMUS: a high performance, affordable, free swimming underwater robot, "MTS/IEEE Oceans 2001. An Ocean Odyssey. Conference Proceedings (IEEE Cat. No.01CH37295), Honolulu, HI, USA, 2001, pp. 117—122 vol.1. doi: 10.1109/OCEANS.2001.968686 Furlong, Maaten & Marlow, R & McPhail, S & Munafo, Andrea & Pebody, Miles & Phillips, Alexander & Roper, Daniel & Salavasidis, Georgios. (2018). OCEANIDS: Building Next Generation Maritime Autonomous Systems. 10.24868/issn.2631-8741.2018.003. Siesjoe, J. (2018). An Underwater Robotics Platform for Hybrid AUV/ROV Systems. Offshore Technology Conference. doi:10.4043/28900-ms Whitcomb L., Yoerger D.R., Singh H., Howland J. (2000) Advances in Underwater Robot Vehicles for Deep Ocean Exploration: Navigation, Control, and Survey Operations. In: Hollerbach J.M., Koditschek D.E. (eds) Robotics Research. Springer, London Zereik, Enrica & Bibuli, Marco & Miskovic, Nikola & Ridao, Pere & Pascoal, Antonio. (2018). Challenges and future trends in marine robotics. Annual Reviews in Control. 10.1016/j.arcontrol.2018.10.002.
Інтернет-ресурси
ISO 19649:2017 Mobile robots — Vocabulary (Міжнародний стандарт) (англ.) — International Organization for Standardization (ISO), 17 березня 2017. — Режим доступу: https://www.iso.org/standard/65658.html?utm_source=chatgpt.com. — Дата звернення: 29 серпня 2026. — (англ.). ISO 5411:2024 Ships and marine technology — Submersibles — Vocabulary (Міжнародний стандарт) (англ.) — International Organization for Standardization (ISO), 29 березня 2024. — Режим доступу: https://standards.iteh.ai/catalog/standards/iso/61382dec-8dc0-440f-88aa-56697e94f3be/iso-5411-2024. Дата звернення: 28 лютого 2026. — (англ.). Remotely Operated Vehicles (ROVs) — Веб-сайт. — National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). — Режим доступу: https://oceanexplorer.noaa.gov/technology/subs-rovs/. Дата звернення: 24 березня 2026. — (англ.).