海洋强国需要水下机器人

2017-02-24于海斌

机器人产业 2017年1期

□文/于海斌

海洋强国需要水下机器人

□文/于海斌

虽然近年来中国在工业机器人、服务机器人、家庭机器人等领域取得了较大的突破和发展，但是水下机器人的开发和起步落后国外有30年之久。因此，包括沈阳自动化所在内的许多科研机构都在这方面做了很多工作，但水下机器人的发展仍然没有形成规模化，也没有发挥它们应有的作用，与国外相比还有很大差距。

海洋是非常重要的，党的十八大提出，我国要建设成为海洋强国。人类大多数都生活在陆地上，可是海洋占到整个地球表面积的71%，从资源的角度看海底蕴藏资源也十分丰富，包括矿产和能源等等。

但同时，开发海洋是非常困难的一件事，因为海洋资源处于非常极端的环境。国际经济开发署发现，我们有千亿桶原油在海洋里，分布的这些资源大部分都处于深海当中。而处于中间的海洋阶段是一个最大的、复杂的生态系统，基因、蛋白和新的化合物都在这里，却没有很好地被发掘和发现，但其占比又非常高。

潜龙二号

海洋也在运输方面发挥了很大作用，风能和其它能源分布都有很多，但如何去开发它是目前面临的一个巨大问题。海洋石油的开发越来越走向深海，现在已经开发到了水下三千米深的地方。

与国外依然有差距

对于开发深海资源，除了船舶和海石油钻井平台之外，很重要的便是开发水下自主机器人。

这是中国要走向深海不可回避的选择，海洋热液喷口周边有很多丰富的生物资源和基因资源，海沟里面还有很多情况人类也都不曾了解。为此，国际上放了很多海洋浮标，但是这些浮标基本上都是处于不动的状态，所以分布起来还是很困难。

水下机器人的分类有很多，一种就是由人操控的机器人（HOV），另一种是人不操控，但是地面上可以遥控的机器人（ROV），还有一种是自主式水下机器人（AUV）。

在水下机器人的发展中，有不少标志性的事件。1964年，美国的ALVIN HOV就下潜到了6500米；1966年，无人遥控的CURV ROV诞生；到了1995年，日本海沟号（KAIKO ROV）机器人也面世了，并且下潜到了11000米。这种发展实际上是有次序的，从技术上看，有人操作的水下机器人更容易实现。

于海斌中国科学院沈阳自动化研究所所长

被称作“历史上最成功的潜艇”的阿尔文（ALVIN）潜艇

在水下机器人要完成任务是非常困难的，其物理条件远远落后于地面对机器人工程化的程度，如果谈智能化，可能就更加遥远了。目前，ROV已经实现工程化，产业规模也相对稳定，对水下作业活动发挥了很大的作用。而AUV是一个新兴的领域，在最近五年，AUV也有了较大发展，但是还没有形成产业，而是个性化定制的比较多。就像各式各样的服务机器人，新概念的水下机器人层出不穷，但是并没有形成产量。

从技术角度谈，水下机器人涉及的领域比陆上机器人更复杂一些，涉及到海洋环境、机械技术和海洋工程，其软件和硬件都十分复杂。我们可以看到，水下机器人的主要研发机构都是一些海洋大国，也是经济技术比较发达的国家。

总体来看，中国水下机器人的开发落后国外三十年左右，国外已经走了七十年的历程。中科院沈阳自动化研究所对水下机器人的研究是从1970年开始的，在1986年，中科院沈阳自动化研究所研发的水下机器人已成功下海。我国主要的水下机器人研发团队基本处于沿海地带，但内陆有些大学和研究所也在做这样的工作。现在我国水下机器人研发工作基本加速完成了这七十年的过程，但是与国外相比还有很大差距。

通过国际合作掌握技术

可以说，我国对于水下机器人的研发工作首先是从中科院沈阳自动化研究所的首席科学家蒋新松院士开始的。从AUV早期的实验床一直到2013年4500米的潜龙二号，而6000米的水下机器人在2012年就已经实现工程化。目前，ARV最近的进步是最大的。2016年7月29日，由中科院沈阳自动化研究所研制的“海斗”号全海深自主遥控水下机器人已经下潜到了万米深渊的马里亚纳海沟。

之后，中科院沈阳自动化研究所开始走上国际合作的阶段，最具标志性的有三台设备。最早跟美国合作的是300米的ROV，可用于救援的工作；与俄罗斯合作的CR-01 6000米的水下机器人；还有一个是和意大利Sonsub合作的水下机器人。通过这些合作，我们逐渐掌握了工程技术，也走到了一个相对自主发展的阶段。

由于地球表面的71%被海洋所覆盖，所以从整体来看我国水下机器人发展进步很大，但是并没有把所有的辅系都填满。这么多机器人还处于定制化的阶段，主要是工程需求，其并没有形成产业的迹象。