水下遥控机器人最新发展动向

中国船舶集团有限公司第七一四研究所 赵羿羽

经过半个多世纪的发展，水下遥控机器人（ROV）已成为人类进入、探测和开发海洋不可或缺的重要工具，广泛应用于海洋油气开发、水下检测维修、水下施工、水下科考、水下救援、海洋养殖等领域。ROV有不同分类方式，例如按规模大小和重量可分为小型、中型、大型和超大型；按功能可分为观察型和作业型等。本文主要介绍深海作业型ROV发展现状与趋势。

国外发展情况

目前，美国、日本、英国、法国、德国、瑞典等国家在ROV研发方面处于领先地位，具备深海ROV研发、设计、制造、试验、配套等能力。

1、美国

图1 美国“海神”号不同作业模式

图2 日本KAIKO 7000作业系统（图片来源网上）

美国在ROV技术研发和应用方面拥有绝对优势，已经开发了多种型号的ROV系统，工作能力涵盖各类任务和全海深。美国典型ROV包括OCEANEERING公司Spectrum号（潜深3000米），伍兹霍尔海洋研究所海神（NEREUS）号（自主/遥控混合型水下机器人，简写为ARV，潜深11000米）、Jason & Medea号潜航器（ROV+中继器，潜深6500米）、Nereid UI号（可用于极地海冰调查，潜深2000米），美国夏威夷大学ROVLu’ukai（潜深6000米），蒙特雷湾水族馆研究所ROV Tiburon（潜深4000米），ROV Doc Ricketts（潜深4000米）等。

2、日本

日本海洋科技中心（JAMSTEC）是日本水下机器人研发和应用的主要机构。代表性的ROV包括Hyper Dolphin（潜深3000米）、Kaiko（潜深11000米，2003年丢失）、kaiko7000（潜深7000米），以及ARV MR-X1（潜深4200米）等。近年来，日本加大ROV技术研发，研究热点集中于遥控作业、声学影像、推进系统、水下定位、陶瓷材料等关键技术。

图3 ROV- UT1 TRENCHER

3、韩国

韩国从2013年开始自主研发ROV，并于2017年在韩国海洋科学技术院成立了“水下机器人综合测试中心”，正在开发URI-R、URI-T、URI-L三台ROV，作业水深在500米～2500米，分别可开展管道埋设、水下结构物维修和水下环境调查等工作。

4、欧洲

英国国家海洋中心拥有多台ROV，包括Isis（潜深6500米）和HyBIS（潜深6000米）。英国SMD公司在海底施工作业机器人领域处于全球领先地位，典型ROV包括UT1 TRENCHER（喷冲式海底管道挖沟埋设系统，潜深1500米，作业功率2兆瓦）、QTrencher1400（潜深3000米）等。

法国海洋开发研究院（Ifremer）拥有ROV VICTOR 6000（潜深6000米）、ARV“阿丽亚娜”（Ariane）号（潜深2500米），主要用于海洋科学研究；法国海军拥有H2000大中型ROV（潜深2000米），主要用于沉船或失事飞机的搜寻打捞。

德国亥姆霍兹基尔海洋科学研究中心（GEOMAR）运营多台大型ROV，包括ROV Kiel（潜深6000米），ROV Phoca（潜深3000米）等。

瑞典萨博集团旗下SEAEYE公司开发了多型ROV，典型产品是FALCON号（下潜深度300米，在配备中继器使用时，潜深可达1000米）、ARV Seaeye Sabertooth系列（潜深1200米、3000米）。

国内研发现状

中国科学院沈阳自动化研究所、上海交通大学等单位在20世纪70年代末率先开启ROV研究，先后研制了“海人一号”、“海蟹号”等ROV。近年来，我国ROV研发力量逐步壮大，主要科研机构包括中国科学院沈阳自动化研究所、上海交通大学、中国船舶科学研究中心、哈尔滨工程大学、上海海事大学、西北工业大学、上海海洋大学、浙江大学等；一批企业也加入ROV研制队伍，如天津深之蓝海洋设备科技有限公司、博雅工道（北京）机器人科技有限公司、上海彩虹鱼海洋科技股份有限公司、北京臻迪科技股份有限公司等。发展至今，我国已掌握了大深度ROV关键技术，具备ROV自主设计制造和应用能力，成功研制海龙号、海马号、海象号、海星6000、海龙11000等多型深海ROV，以及“北极”、海龙Ⅲ号、海斗号（最大下潜10888米）、海斗一号（最大下潜10907米）、海筝II型等ARV，装备重量从几十千克到数吨、工作深度覆盖全海深，部分ROV性能达到世界先进水平。目前我国ROV主要运营机构为国家深海基地管理中心、中国科学院深海科学与工程研究所和中国地质调查局广州海洋地质调查局等单位。

目前，我国ROV发展仍存在如下问题：一是缺乏ROV装备与技术系统性规划发展研究，对ROV创新发展的引领不够；二是ROV关键专用设备的发展滞后于总体集成技术的发展，液压型机械手、传感器等关键设备/零部件依赖进口；三是产业化进程缓慢，国内相关用户多是购买或租借国外ROV产品。

表1 我国典型ROV

未来发展趋势及建议

在海洋开发需求牵引和相关技术发展驱动下，ROV呈现如下发展趋势：

一是大深度化。随着深海资源开发和深渊科考需求逐步旺盛，ROV将实现谱系化发展，具备大深度下潜能力的ROV不断涌现。

二是高性能化。未来，ROV作业能力将持续增强，具备高功率、高可靠性、高导航定位与控制精度等特点。

三是电动化。与传统液压驱动ROV相比，电驱动ROV具有体积更小、重量更轻、灵活性更高、环境适应性更好等优势，且不存在漏油风险，将成为ROV发展重要方向之一。

四是专业化。根据日益出现的各种特殊任务需求，ROV将研发配备相应新型专用设备，专业化程度不断增强。

五是模块化。为了提升ROV可维护性和经济性，ROV的各种关键配件将逐步实现标准化、系列化、产业化，做到关键配件“即插即用”式安装和更换。

六是协同化。随着各类水下机器人应用的不断增多，会需要ROV与其他类型水下装备协同作业，共同完成更加复杂的任务，提高作业效率。

随着我国深海开发进程的不断推进，亟需ROV等深海装备支撑。考虑我国ROV发展现状，提出如下建议：

一是加强ROV顶层发展规划研究。持续跟踪世界ROV发展最新动态和趋势，基于国内发展需求和短板问题，滚动开展ROV等水下装备科技发展战略研究，统筹制定详细的ROV分阶段研发目标和发展路线图，分步有序推进ROV发展进程。

二是开展高端ROV与关键系统设备自主研制。重点突破ROV多功能/模块化总体设计、高精度综合水下导航定位、智能化综合控制、低密度/高强度深海浮力材料、轻质/高强度/耐磨损全海深脐带缆、高集成度/高可靠性/精细化深海机械手等关键技术，研制全海深ROV、电力驱动ROV等作业型高端ROV产品，推动高精度、高可靠的控制系统、脐带缆、机械臂、导航定位系统、水下专用工具等关键系统设备的自主研发与应用，提升我国ROV自主配套水平。

三是推动ROV产业化发展。充分发挥财政投入的引导作用，吸引各类社会资本参与ROV研制与产业化发展，强化多元投入格局；实施ROV关键系统设备自主配套等相关产业鼓励政策；深化本领域“产学研用”合作力度，推动ROV工程应用与产业化发展，打造我国ROV自主品牌，逐步形成覆盖研发、设计、建造、配套、试验与运维等产业链环节的ROV自主研制及产业化能力。

中国LPG船成功打入日本市场

近日，中国船舶旗下江南造船与日本船东Kumiai签订了1艘4万立方米中型全冷式液化石油气(LPG)船建造意向书。这是江南造船与Kumiai的首次合作，也是江南品牌液化气船第一次获得日本专业液化气船船东认可。

该型船是江南造船全新自主研发的中型全冷式液化气船，该船型设有3个A型独立液罐，除液化石油气(LPG)外还可运输氨水和氯乙烯单体(VCM)等更多的石化产品，其显著特点是配置了一台绿色环保的LPG 双燃料主机，配合轴发在LPG 燃气模式下，硫氧化物(SOx) 的排放可以降为“零”；其燃气/油经济性指标处于国际领先水平；配合江南智能船舶系统，该船型还可为船东优化航线、提升综合能效和船岸一体化管理效率。