深耕水下机器人，助推数字海洋经济向“新”发展

张洪星 张舜 田逸宁

舟山遨拓正进一步利用大数据、5G等技术，结合系统ROV水下检测技术、空间感知技术、数据采集分析技术和呈现技术，形成水下工程检测智能化分析服务平台

水下机器人（ROV），也称无人遥控机器人，是一种作业于水下的极限作业机器人，因其可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度等复杂水域代替人工进行长时间作业，而成为海洋开发的重要智能工具，水下机器人产业集群的发展也成为数字海洋产业向“新”发力的重要抓手。

因海而生、向海而兴的浙江舟山，近年来将打造“数字海洋”品牌作为落实数字经济创新提质“一号发展工程”的重要载体，涌现了一批涉及石化新材料、高端智能装备制造、海洋电子信息等相关产业的优质企业，舟山遨拓海洋工程技术有限公司（下称“舟山遨拓”）便是其中之一。

舟山遨拓坐落在中国（舟山）海洋科学城，近年来立足于深水工程装备研制，从深海作业型水下机器人技术出发，研制生产了遨拓系列水下机器人工程应用系统，并创建了辐射长三角地区的综合性水下机器人工程应用服务中心。2023年，由舟山遨拓研发生产的“水下机器人作业的可视化应用系统”成功入选浙江省2023年数字经济创新提质“一号发展工程”优秀案例，为水下机器人产业核心技术的突破，乃至舟山数字海洋产业的发展贡献了遨拓方案。

填补国内水下工程行业的技术空白

当前，虚拟现实技术已不断应用于航空航天、船舶、汽车等领域的设计方案论证、生产制造、试验、维护、训练等各个环节。利用虚拟现实技术辅助水下机器人作业，提升ROV作业效率和作业安全，已成为深水作业未来发展的趋势和必备的技术手段。

在国际上，利用虚拟现实技术开发载人潜水器、ROV等仿真系统或模拟器，主要用于方案设计仿真验证和人员培训领域，已形成体系化、制度化的知名水下工程公司有诸如Oceaneering International Inc.、Global Marine Subsea、Sonsub等，ROV供应商如SMD、TechnipFMC、Seaeye等，则均已通过开发或购置模拟器开展ROV的实操模拟培训和作业任务规划。

而在国内，大多为偏重于人员训练的ROV模拟器，重点关注ROV作业流程培训；在工程仿真领域，重点关注虚拟环境与真实环境的数据一致性。“目前国内尚没有研发真正可用于方案预演与在线辅助操作方面的相关产品，对ROV作业进行事前与在线指导。”舟山遨拓相关负责人介绍道。

2018年，舟山遨拓参与国家重点研发项目“基于虚拟现实（VR）技术的ROV辅助作业系统研发与应用”，围绕水下作业的可视化研究，开发了基于VR技术的ROV辅助作业系统，具备在线辅助操作与决策、作业方案预演、人员培训等功能，填补了国内水下工程行业的技术空白。

比如，从作业人员技能提升、作业风险事前规避、施工在线决策支持等角度而言，可提供全方位的技术保障，在海底管道/电缆/光缆检测、海底工程安装与维修、海底样本采集、水坝/水电站检测等领域可广泛应用。

“就拿最常见的两大痛点来说，一是原先ROV作业方案大多基于经验制定，缺乏科学的作业安全验证手段；二是以往作业人员通过摄像机、声呐等传感器实时传回的大多为视频图像数据，没有建立三维的环境感知手段，难以完整地感知ROV水下作业状态，作业存在巨大风险。通过ROV辅助作业系统不仅可提供科学的作业方案和手段，还可以提升作业安全水平和精准度。”

填补技术空白的背后，是舟山遨拓以技术创新为驱动，力破技术短板的布局。

具体来说，舟山遨拓的ROV辅助作业系统在技术端实现了四大创新——

一是 ROV作业运动实时仿真技术。基于该模型研发的ROV运动仿真与半实物仿真系统具备精准的操控反馈，可应用于海洋工程、海洋科考、 水利水电工程等典型领域的 ROV 作业仿真，避免潜在的事故风险。二是利用各类传感器经过信息处理后，形成三维的作业数据库，实现ROV运动和作业的目标识别。平均识别准确率达到85%以上。三是利用水下机器人作业的可视化应用系统，可协助水下机器人的辅助定位和导航。四是基于VR的水下机器人作业三维可视化辅助技术，首次实现了ROV 远距离作业的“透明化”，可协助水下机器人操控人员在线感知ROV在作业场景的相对方 位，解决了水下能见度低、传感器感知受限等现状、难题。

推动上下游产业链协同发展

眼下，从西南某水电站，到位于祖国南疆的南海油田、南太平洋水域，舟山遨拓的ROV辅助作业系统已在多地开展实际工程应用，建立了基于实际工程数据的三维场景和作业目标模型数据库，覆盖了海工结构、水工结构和海底地形等作业目标模型。

“下一步我们将加快该系统的应用和开发迭代，增强水下机器人应用系统整体的竞争优势。”

从技术创新到加快产业化进程，舟山遨拓瞄准的不仅是核心技术的突破，还有以技术创新为“支点”，“撬动”上下游产业链协同发展，服务国家海洋战略的“一盘棋”。

“以技术纽带和市场纽带关联其他科研单位和市场客户，通过这样的一种合作组合形式，能有效地带动无人潜水器产品及工程应用产业链的高速发展。”而不管是对舟山遨拓，还是对其母公司上海遨拓来说，二者身处的长三角地区便是水下机器人产业协同发展的最佳“试验田”。

立足长三角这个“大本营”，舟山遨拓的目标是“打造长三角区域水下资产全生命周期管理应用示范”。“长三角区域海洋生物医药、现代渔业、能源开发等行业积累了丰富的水下资产，是ROV辅助作业系统未来重点应用的领域之一，可应用于海洋工程、水利水电等多个领域，可快速复制推广，推动该区域水下资产的智慧化检测与管理。”

与此同时，舟山遨拓正进一步利用大数据、5G等技术，结合系统ROV水下检测技术、空间感知技术、数据采集分析技术和呈现技术，形成水下工程检测智能化分析服务平台，为客户提供海洋油气开发、海底管线布设和维护、水下结构物的检测/监测、水下施工和作业、水下救援等的全生命周期管理的决策支持，实现水下检测分析、工程巡查、问题闭环跟踪的智能化。

（作者单位：舟山遨拓海洋工程技术有限公司）