1

PODSTAWY ROBOTYKI 

 

JW 14.11.1 

 

 

 

 

Roboty w zastosowaniach 

podwodnych 

 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

2

Spis treści 

 

1. Historia nurkowania ................................................................................... 3 

2. Niebezpieczeństwa czyhające na człowieka schodzącego pod wodę ........ 6 

3. Początki robotów podwodnych .................................................................. 7 

4. Zastosowanie robotów pod wodą ............................................................... 8 

5. Budowa robota podwodnego ...................................................................... 9 

6. Przykładowe roboty podwodne wykorzystywane do ciężkich  

prac podwodnych ........................................................................................ ..10 

7. Roboty wykorzystywane do przeprowadzania inspekcji podwodnych .....12 

8. Współczesne koncepcje robotów inspekcyjnych .......................................13 

9. Przyszłość robotów podwodnych .............................................................. 16 

Bibliografia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

3

 
 
 
1. Historia nurkowania 
 

Ludzie nurkowali od wieków. W starożytnej Grecji nurkowie 

wykorzystywani byli do celów militarnych jak również do pozyskiwania spod 

wody gąbek. Najsłynniejszym z greckich nurków był bez wątpienia Scyllis. W 

trakcie morskiej kampanii, Scyllis dostał się w niewolę Persów i został zabrany 

na ich okręt wojenny. Uciekł z niewoli wyskakując za burtę okrętu, następnie 

poczekał do zmierzchu pod wodę, co umożliwiła mu pusta w środku trzcina, 

której użył jako rurki do oddychania. 

Chęć nurkowania istniała od zawsze: żeby zdobywać pożywienie, 

naprawiać statki, zatapiać je, i żeby po prostu obserwować podwodne życie. 

Jednak dopóki człowiek nie odkrył sposobu na oddychanie pod wodą, każda z 

wycieczek podwodnych była krótka. 

Jak pozostać pod wodą  dłużej? Oddychanie przez trzcinę pozwala na 

zanurzenie ciała, jednak dość szybko okazało się, że trzcina o długości powyżej 

2 stóp (ok. 60cm), nie spisuje się zbyt dobrze. Również pobieranie powietrza z 

worka nie było najlepszym pomysłem z powodu dwutlenku węgla.  

Szesnasty wiek przyniósł rozwiązanie w postaci dzwonu do nurkowania, 

w którym powietrze było dostarczane z powierzchni. Było to pierwsze w miarę 

efektywne rozwiązanie pozwalające na pozostanie pod wodą długi okres czasu. 

Dzwon utrzymywany był w miejscu kilka stóp od powierzchni wody, jego dół 

był otwarty, a górna część zawierała powietrze skompresowane przez ciśnienie 

wody. Nurek mógł opuścić dzwon na minutę lub dwie a następnie wrócić na tak 

długo jak długo wystarczało powietrza zgromadzonego w górnej części dzwonu. 

 

 

4

 

W szesnastym wieku w Anglii i Francji skonstruowano kompletny 

kombinezon nurka, wykonany ze skóry. Pozwalały one na zanurzenie nurka do 

głębokości około dwudziestu metrów. Powietrze do kombinezonu dostarczane 

było z powierzchni za pośrednictwem ręcznych pomp. Wkrótce hełmy zaczęto 

wykonywać z metalu, żeby mogły wytrzymać większe ciśnienia. Pozwoliło to 

nurkom schodzić coraz głębiej. 

 

Wiek dziewiętnasty przynosi bardzo szybki rozwój nauki i technologii. 

Konstrukcja pomp sprężonego powietrza, regulatorów, pozwalają na zanurzanie 

człowieka na bardzo długie okresy czasu. 

 

 

5

Kolejne lata przynoszą coraz większą wiedzę na temat zmian ciśnienia, a 

także problemów związanych z chorobą dekompresyjną. W roku 1930 William 

Beebe zanurza się na głębokość 1426 stóp (ok. 470 metrów) w kulistym 

batyskafie o średnicy około czterech stóp i dziewięciu cali. Batyskaf ten był 

połączony z barką znajdującą się na powierzchni za pomocą stalowej liny. 

Cztery lata później ten sam człowiek w nowym batyskafie ustanawia nowy 

rekord: 3028 stóp. Rekord ten pozostanie niepokonany przez następnych 

czternaście lat. Jednak kombinezony do nurkowania w latach trzydziestych, były 

bardzo nieporęczne, ciężkie. Wytrzymywały ciśnienie jednej atmosfery. 

W roku 1960 ustanowiony zostaje rekord w głębokości zanurzenia 

człowieka znajdującego się w maszynie. Batyskaf Trieste z dwiema osobami na 

pokładzie: Jacque’em Picard’em i Don’em Walsh’em, schodzą na głębokość 

10916 metrów, dokonują tego w najgłębszym miejscu na Ziemi – Rowie 

Mariańskim. Rekord ten pozostanie niepokonany, chyba, że naukowcy odkryją 

jakieś głębsze miejsce. Ciśnienie jakie zanotowano w czasie tego zanurzenia to 

16883 PSI czyli 116,41 Mpa. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

2. Niebezpieczeństwa czyhające na człowieka schodzącego pod wodę 

 

 

Środowisko podwodne, nie jest środowiskiem przyjaznym człowiekowi. 

Bez specjalnej aparatury, może przebywać pod wodą najwyżej kilka minut. 

Wyposażenie nurka w odpowiedni kombinezon zdaje się rozwiązywać problem 

oddychania, jednak oprócz braku możliwości oddychania, przy potrzebie zejścia 

głębiej pojawia się problem ciśnienia, które rośnie bardzo szybko wraz ze 

wzrostem głębokości (Każde 10,3 metra to jedna atmosfera więcej ciśnienia 

oddziaływującego na zanurzany obiekt. Na głębokości 1000 m pod wodą panuje 

ciśnienie 97 atmosfer, czyli siła ok. 983 ton na metr kwadratowy!). Ponadto 

dodatkowymi zagrożeniami są temperatura, która maleje wraz ze wzrostem 

głębokości, fauna (rekiny, meduzy), choroba dekompresyjna, której doświadcza 

człowiek w przypadku zbyt szybkiego wynurzenia. Oczywistym kierunkiem 

rozwoju nurkowania, wydaje się wykorzystanie robotów. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

3. Początki robotów podwodnych 

 

 

Pierwsze odnotowane i udane wykorzystanie robota miało miejsce w 

latach sześćdziesiątych dwudziestego wieku u wybrzeży Hiszpanii. Robot 

CURV został wykorzystany do odnalezienia i odzyskania zaginionej bomby 

wodorowej. Ten protoplasta współczesnych robotów wykorzystywanych pod 

wodą, był praktycznie tylko ramą z kilkoma silnikami i bardzo prostym 

manipulatorem. Wkrótce potem ten sam robot przeprowadził spektakularną 

operację ratunkową załogowej  łodzi podwodnej uwięzionej na głębokości 485 

metrów. Jasnym się okazało, że roboty podwodne na stałe znajdą swoje miejsce 

przy pracach pod wodą.  

 

Jednak dopiero lata osiemdziesiąte przyniosły prawdziwy rozwój robotów 

podwodnych. Najbardziej znanym współczesnym sukcesem robotów 

podwodnych, są zdjęcia wraku Titanica wykonane w roku 2004 przez robota 

Hercules. Doskonała jakość obrazów przesłanych przez tego robota na 

powierzchnię po raz kolejny potwierdziła użyteczność tego typu urządzeń. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

4. Zastosowanie robotów pod wodą 

 

 

Istnieje bardzo wiele zastosowań podwodnych dla robotów. Pierwszym z 

przykładowych jest „tele-obecność”, czyli po prostu zadaniem robota jest 

zapewnienie operatorowi wrażenia jakby był w miejscu w którym 

przeprowadzone mają być dane działania. Zadanie to jest wypełniane przez 

robota zwanego „okiem” – jest to proste urządzenie wyposażone w kamery. Na 

chwilę obecną jedynym ograniczeniem w tej dziedzinie podwodnych działań, 

jest dwuwymiarowość kamer działających pod wodą, jednak prowadzone są 

badania nad połączeniem kamer z sonarem co mogłoby zapewnić  głębię w 

obserwowanym obrazie. 

 Osobną grupę podwodnych robotów tworzy tak zwana „klasa pracująca”. 

Są to roboty które wypełniają takie zadania jak: 

-  wsparcie przy różnego rodzaju wierceniach 

-  oczyszczanie z gruzu podwodnych instalacji oraz ich inspekcja 

-  inspekcja podwodnych rurociągów 

-  inspekcja i utrzymanie tam i doków 

-  czyszczenie kadłubów okrętów bez konieczności wyciągania jednostki do 

suchego doku 

Inne zastosowania to: 

-  badanie naukowe i archeologia podwodna (odkrycie wraku Titanica) 

-  operacje antyterrorystyczne 

-  zastosowania militarne 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

5. Budowa robota podwodnego 

 

Typowy przedstawiciel „klasy pracującej” składa się z ramy w której 

osadzone są pompy hydrauliczne, silniki, czujniki oraz cały elektroniczny sprzęt 

służący do kontrolowania robota. Wszystkie te elementy rozmieszczane są w 

sposób zapewniający optymalny rozkład masy. Dodatkowo w górnych częściach 

ramy montowane są dodatkowe elementy poprawiające jeszcze rozkład masy. 

Na wyposażeniu robota znajduje się również odpowiednie ramię i manipulator. 

Manipulator może występować w różnych odmianach w zależności od zadanie 

jakie ma wykonać robot. 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

6. Przykładowe roboty podwodne wykorzystywane do ciężkich prac 
podwodnych 
 

CURV III 

Pierwotnie maszyna ta przeznaczona była do działań na głębokościach nie 

przekraczających ok. 3000 metrów. W roku 1973 została wykorzystana w akcji 

ratunkowej batyskafu Pisces III który zatonął u wybrzeży Irlandii. Model ten 

próbowano również wykorzystać w akcji odzyskania szczątków promu 

Challenger, jednak okazało się,  że jego parametry nie są wystarczające do 

przeprowadzenia tej akcji (zbyt silne prądy występujące u wybrzeży Florydy 

uniemożliwiły działanie tym robotom). To niepowodzenie doprowadziło do 

skonstruowania nowego modelu CURV III. Parametry jakimi dysponuje ten 

robot: 

-  Zanurzenie maksymalne wg producenta: 20.000 stóp.  
-  Największa osiągnięta głębokość: 20.501 stóp.  
-  Masa: ok. 6.500 kg.  
-  Moc: 80 KM .  
-  Telemetria: 60 Mbps + 4 kamery wideo  
-  Zasilanie: trójfazowe  2800V. 

 

 

MAGELLAN 725 

 

 

11

Robot ten jest używany razem z holowanym sonarem. Oba urządzenia 

sterowane są z tego samego pulpitu i wykorzystują wspólny kabel do 

komunikacji. Magellan wykorzystywany jest do przeprowadzania podwodnych 

śledztw ubezpieczeniowych. Udaremnił próbę wyłudzenia ubezpieczenia za 

ubezpieczony ładunek znajdujący się na statku, dostarczając dowodów na to, że 

statek został zatopiony celowo. 

-  Zanurzenie maksymalne wg producenta: 23.000 stóp.  
-  Największa osiągnięta głębokość: 12.000 stóp.  
-  Masa: Nieznana  
-  Moc: 25 KM.  
-  Telemetria: 1 Mbps + 2 kamery wideo.  
-  Zasilanie: trójfazowe  220V. 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

12

7. Roboty wykorzystywane do przeprowadzania inspekcji podwodnych 
 

Na całym  świecie jest ponad 6000 platform wydobywających gaz i ropę. 

Niektóre z tych platform działają już od ponad 20 lat, jednak nowe techniki 

wydobycia powodują, że instalacje te muszą działać jeszcze wiele lat, pomimo 

że ich projekt nie przewidywał tak długiego okresu działania. Z czasem na 

metalowych konstrukcjach pojawiają się pęknięcia będące wynikiem zmęczenia 

materiału. Bardzo ważne jest zatem aby wystarczająco wcześnie wykryć te 

uszkodzenia i im zapobiegać. Do typowych zadań robotów, które wcześniej 

wykonywali nurkowie, należą: 

-  Oczyszczanie spawów z porostów 

-  Inspekcja spawów z wykorzystaniem takich technik jak na przykład 

Magnetyczna Inspekcja Cząsteczek 

-  Pomiar prądów podwodnych 

-  Pomiar grubości ścianek metalowych rur 

 

 

 

 

13

8. Współczesne koncepcje robotów inspekcyjnych 

 

W dziedzinie inspekcji robotów powstały ostatnio dwie koncepcje: 

-  ARM (Automated Remote Manipulation) 

-  REMO  

 

ARM 

Jest to nowy system do podwodnego czyszczenia i inspekcji spawów. Składa się 

on ze specjalnego manipulatora zamontowanego na wysięgniku umieszczonym 

na standardowej ramie.  Manipulator jest kontrolowany przez unikalny system 

oparty na zwykłym komputerze klasy PC. Oprogramowanie zapewnia pełny 

trójwymiarowy obraz położenia całego robota, manipulatora oraz miejsca pracy. 

Ponadto zapewnia ręczne, pół – automatyczne oraz autonomiczne sterowanie 

ramieniem robota z wykrywaniem kolizji. System ARM nowe czujniki i 

narzędzia które pozwalają wyeliminować  błędy pozycjonowania. Manipulator 

systemu ARM jest jak na razie najbardziej zręcznym i zarazem największym 

manipulatorem (mowa oczywiście o urządzeniach komercyjnych), ma on zasięg 

2,5 m oraz zdolność udźwigu ok. 150 kg. Ramię składa się z sześciu członów 

poruszanych hydraulicznie i pozwalających na obrót o 170 stopni wokół 

każdego połączenia. W trakcie montażu ramie wyposażane jest w specjalne 

znaczniki które w sposób bardzo znaczący ułatwiają kalibrację ramienia. Aby 

umożliwić pełne wykorzystanie możliwości dość skomplikowanego 

manipulatora jakim jest ARM, generowana jest komputerowa grafika 

przedstawiająca robota, manipulator i miejsce pracy. Punkt widzenia może być 

dowolnie zmieniany w celu ułatwienia pracy. Ramię może być kontrolowane 

przez kilka urządzeń: mysz, joystick lub klawiaturę. 

 

 

14

 

REMO 

Pojazd ten jest przeznaczony do czyszczenia i inspekcji spawów w 

skomplikowanych konstrukcjach stalowych. REMO połączony jest z 

„Systemem Zarządzania Smyczą”. Po opuszczeniu do wody REMO oddziela się 

od „smyczy” i przyczepia się do miejsca łączenia które ma zbadać. 

Przyczepienie się jest realizowane za pomocą specjalnych przyssawek lub 

pazurów, w zależności miejsca w którym REMO ma się przyczepić. Po 

dokładnym przyczepieniu się, wykonywane jest zdjęcie miejsca pracy, na 

podstawie którego budowany jest model trójwymiarowy, który służy do 

zaplanowania pracy REMO zanim właściwe działanie się rozpoczyna. Następnie 

dokonywany jest wybór odpowiedniego urządzenia, które zostanie 

wykorzystane do czyszczenia spawu. Praca jest monitorowana za pomocą 

kamer. REMO umożliwia dwa sposoby sprawdzania spawów. 

Specyfikacja techniczna: 

-  Łącznie 7 kamer (min. kamera do dokowania, kolorowa kamera do 

zbliżeń, 2 kamery do obserwowania środowiska pracy) 

-  Komputer Silicon Graphics wykorzystywana do kreowania 

trójwymiarowych modeli środowiska pracy i obrazowania położenia 

manipulatora 

 

 

15

-  7-o funkcyjny manipulator zamontowany na obrotowej podstawie o 

zakresie obrotu 170 stopni 

-  Specjalne manipulatory zakończone szczypcami lub przyssawkami 

służące do dokowania 

-  Specjalistyczne narzędzia (min. sprzęt do badania pęknięć w spawach, 

sonda do pomiaru grubości  ścianek, sonda do mierzenia prądów 

podwodnych, wiele innych) 

-  Szerokość – 218 cm 

-  Wysokość – 188 cm 

-  Długość – 346 cm 

-  Masa – 5.000 kg 

-  Prędkość maksymalna – 3 węzły 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

9. Przyszłość robotów podwodnych 

 

Przyszłość podwodnych operacji leży w rękach, a raczej chwytakach 

robotów. Ogromny rozwój tej dziedziny przemysłu, jaki miał miejsce w ciągu 

ostatnich 25 lat, każe nam przypuszczać, że człowiek zostanie prawie całkowicie 

zastąpiony przy pracach pod wodą. Pojawiają się pierwsze całkowicie 

autonomiczne roboty, które z pełnym powodzeniem realizują powierzone im 

zadania. Wojsko również prowadzi badania nad autonomicznym robotem, który 

byłby zdolny do wykrywania i niszczenia min. Ogromnym polem do popisu dla 

robotów autonomicznych są również pomiary gruntów na dużych 

głębokościach, ponieważ koszty związane z przeprowadzeniem badań z 

użyciem robotów połączonych ze statkiem za pomocą kabla, są ogromne.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

Bibliografia 

 

ROV robots: 
http://www.rovworld.com/ 
 
Odkrycie Titanica: 
http://www.nationalgeographic.com/channel/titanic/ 
 
Roboty antyterrorystyczne: 
http://www.videoray.com/ 
 
Przyszłość robotów podwodnych: 
http://www.diveweb.com/rovs/features/mayjune2000.01.htm 
 
Podwodne roboty inspekcyjne: 
http://www.sut.org.uk/urghome/uirobs.html