水下滑翔机（新型的水下机器人）
水下滑翔机是一种新型的水下机器人。由于其利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗极小，只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源，并且具有效率高、续航力大（可达上千公里）的特点。虽然水下滑翔机的航行速度较慢，但其制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点，满足了长时间、大范围海洋探索的需要。国内水下滑翔机研究的起步较晚，目前对此进行研究的科研单位有中国科学院沈阳自动化研究所、天津大学机器人与汽车技术研究所、华中科技大学、中船重工七O二研究所、浙江大学、中国海洋大学等。
中文名水下滑翔机
The underwater glider
用净浮力和姿态角调整获得推进力
能源消耗极小
简介
水下滑翔机水下滑翔机是一种新型的水下机器人，借助改变自身浮力和重心在水下做滑翔运动，具有航行阻力小、能源利用率高、航行距离大、噪声低、成本低、回收方便等优点，可在海洋监测与探测领域发挥重要作用。然而，由于单纯使用浮力驱动方式，水下滑翔机在水下只能做锯齿形和螺旋回转轨迹航行，其航迹控制和定位精度低，航速慢，在风浪较大的海面可能会出现随波逐流的情况。
特点
节约资源
由于其利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗极小，只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源，并且具有效率高、续航力大（可达上千公里）的特点。
节约费用
虽然水下滑翔机的航行速度较慢，但其制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点，满足了长时间、大范围海洋探索的需要。
噪音极低
水下滑翔机滑翔时由于无动力推进噪音极低，这个重要的特点使得其在军事上也有很大的应用价值。可以由潜艇远程投放，以完成特定的目的，并且不易被发现。
结构
水下滑翔机以中科院2013年12月进行海试的水下滑翔机为例：
从外形看，有点像小飞机，主干的黄色躯体呈圆柱型，并安装有水平机翼。躯体可分为三部分：银色的传感器“长”在腰间，用来测量海水温度、盐度，传感器前端部位用来调节俯仰和横滚角度，后端则安装了浮力调节装置。
头部呈半圆形，尾部“长”着一根细长的天线，用于卫星通信、定位，外加一对用于垂直稳定的垂直翼。
功能
水下滑翔机主要功能包括海洋环境参数测量功能（可以根据测量需求，搭载各种海洋参数测量传感器）、自主滑翔运动控制功能、测量路径规划功能、测量数据存储与远距离传输功能等。
工作流程
水下滑翔机在水池中实验时，首先要向腔内灌水，通过排气孔向腔外排水，灌水完毕，将排气孔堵上，此时由于重力大于浮力，水下滑翔机开始向下滑行；
当滑行到一定深度时，压力传感器的电压信号达到某一设定值，控制电路驱动水泵向外排水，腔内水被排尽后，重力小于浮力，水下滑行机改变俯仰角，开始向上滑行；
当滑行到某一深度时，压力传感器的电压信号达到某一设定值，控制电路驱动电磁阀，打开阀门，由于此时腔内的压强为负压，水被压入腔内，回到初始状态，再向下滑行。这样，水下滑翔机就实现了沿纵剖面滑翔的功能。
通过遥控器发出回转指令，控电路就会启动步进电机，使作为侧向调节质量块的电池组产生偏转，水下滑翔机就会以一定攻角产生回转运动。
用途
水下滑翔机在海洋监测领域具有广泛的应用前景，主要包括：
水下网络
水下滑翔机作为水下传感网络的一个移动网络节点，成为水下传感网的重要组成部分。
该机器人与海洋科学的发展息息相关。现在一般科考船上载有用于温盐深仪观测的CTD，但因为身兼多项任务，一般站点设置不能太密，中间得间隔几十海里。水下滑翔机提供了一个理想的、有效的海洋环境观测平台，它将浮标、潜标与水下机器人技术相结合，依靠自身浮力驱动，其作业范围可以达到数百至数千公里、连续作业时间可达数月。
海洋监测
应用于海洋环境立体监测系统中，提供详细的海洋环境信息，有助于提高海洋环境的监测能力。
因为移动可控、续航力强、实时性好等特点，水下滑翔机逐渐成为一种通用的海洋环境观测装备，并已在欧美等发达国家的众多海洋观测计划中得到广泛应用，初步显现了其优越的高时空分辨率海洋环境参数观测能力，将在海洋环境立体观测中发挥不可替代的作用。
总之，水下滑翔机作为一种通用的新型水下测量平台，既可以单独使用，也可以组成网络使用，可以满足不同用户不同的作业需求，因此具有极好的应用前景。
发展状况
国外发展
水下滑翔机关于水下滑翔机，国外早在20世纪九十年代初就展开了这方面的研究工作，尤其是在美国，至21世纪初它们已经研制出了四种型号的水下滑翔机，分别是：SIO（Scripps Institution ofOceanography）研制的Spray glider、华盛顿大学研制的Sea Glider以及Webb Research Corp研制的Slocum Electric Glider和Slocum Thermal Glider。
1、Spray Glider被设计用于深海域，最大下潜深度1500米。它采用细长的低阻力的流线型外壳，它把天线内置于飞翼中，以进一步减小阻力。
2、水下滑翔机Sea Glider的设计目标是能在能广阔的海洋中航行数千公里，持续时间可达6个月，最大下潜深度为1000米。Sea Glider的俯仰角度范围可以由10度到75度，它的GPS星天线装在尾部一根1米多长的杆子上，在浮出水面时，不需要辅助的浮力装置，天线就能高出水面，成功地获得GPS定位和通讯。
3、Slocum型水下滑翔机分为电能驱动型（battery）和温差能驱动型（thermal）两类，这两类水下滑翔机在外型设计、姿态控制、导航通讯等方面相同，只是在滑翔机的驱动能源上存在差别。前者运用的是一个注射器形的囊泵结构，工作在200米深度，后者工作在1500米深度。
电能驱动型Slocum长1.8米，它以大约0.5m/s的速度工作在200米深的海域。倾斜度通过移动电池包来控制，电池包同样设置在壳体的前段。Slocum有固定的翼，后掠式，以避免海草等的缠绕，展长1米，翼段为平板式。它还有一个垂直的尾舵。尾部装有GPS和通信天线。
日本和法国也都相继研制出了名为ALBAC和STERNE的水下滑翔机，可见水下滑翔机的发展在国外是非常迅速的。
国内发展
国产水下滑翔机在国内，关于水下滑翔机研究的起步较晚，共有三家科研单位对此进行研究，分别为中国科学院沈阳自动化研究所、天津大学机器人与汽车技术研究所和浙江大学。
中国科学院沈阳自动化研究所自2003年开始就开展水下滑翔机相关研究工作，2008年研制成功水下滑翔机实用样机，并先后完成了3次湖上试验和4次海上试验，对水下滑翔机系统的基本功能和性能进行了试验和测试。
2011年7月，水下滑翔机搭乘“科学一号”考察船，参加了国家基金委西太平洋共享航次，在深海环境下对水下滑翔机系统的大深度观测作业功能进行试验。水下滑翔机在西太平洋超过4000米的水深处连续多次下潜，最大下潜深度接近1000米，各项指标正常，滑翔机在实验后被成功回收。这次试验成功标志着中国水下滑翔机系统技术基本成熟。
2014年9月5日至10月15日，由中国自主研发的水下滑翔机在南海进行了为期40天的海上试验。此次中国制造的水下滑翔机在长航程试验中，无故障工作30天，完成229个1000米深海剖面观测，水平航行距离达到1022.5公里，创下两项新的纪录。[2]
参考资料1.新型水下机器人——水下滑翔机引领我国深海无人装备发展·程序员大本营
2.中国研制最新利器 在南海一举创下多项新纪录·新浪新闻
