一文看懂水下机器人的发展及应用

导读：从“上天”到“下海”，水下机器人作为机器人新形态的出现也为人工智能的发展拓宽了领域，而作为发展的新方向，其也应“大有可为”。

Once more you open the door

And you＇re here in my heart

And my heart will go on and on

——《My heart will goon》

1912年4月14日是一个令人惋惜的日子，泰坦尼克号从英国南安普敦（Southampton）出发，途经法国瑟堡－奥克特维尔（Cherbourg－Octeville）以及爱尔兰（此时为英属）的皇后镇（Queenstown，1849年改名为Cobh），计划中的目的地为美国的纽约，开始了这艘“梦幻客轮”的处女航。

但是，泰坦尼克号在航行中撞上冰山，造成了当时在和平时期最严重的一次航海事故，也是迄今为止最为人所知的一次海难，共1502人罹难。

泰坦尼克号沉船前的最后一张照片（1912）

近百年后，RMS泰坦尼克公司组成了科学家小组，进行了对泰坦尼克号的水下探测。这支科学家小组使用数台水下机器人对残骸进行考察，拍摄了数千张照片以及数小时的影片。泰坦尼克号的残骸现在正安静地躺在2．5英里（约4000米）的水下。一张张高分辨率照片显示出泰坦尼克号的船首部位，围栏和锚清晰可见。

水下机器人拍摄的船首与船锚

而日前，英国东英吉利大学皮埃尔教授利用几台“海洋滑翔机”实现了北大西洋和南冰洋的“海洋之声”探测，其通过迅速而隐蔽的行动和仅发出微小的声音，能够在水下悄无声息的穿行。

其可以在几个月内穿行几千公里，期间可以记录下鱼类等海洋生物发出的声音，给科学家研究和保护海洋生物提供数据支持。海洋滑翔机通过卫星与地面科学家取得联系，收集的数据有利于帮助海洋科学家绘制海洋的生态谱图。

从“上天”到“下海”，水下机器人作为机器人新形态的出现也为人工智能的发展拓宽了领域，而作为发展的新方向，其也应“大有可为”。

深海竞争领域中的“新蓝海”

近年来，在无人机市场的带动下，水下智能机器人产品也开始崭露头角，并在资源调查取样、打捞和军事等方面获得广泛应用。特别是近日在高交会上亮相的众多水下机器人，不仅展示了其技术，也体现了水下机器人发展的潜能和后劲。

当视野从天空、陆地逐渐转向海洋，智能相对论分析师柯鸣认为，水下机器人的发展大有前景。随着人工智能技术与机器人硬件的逐渐完备，水下机器人的“深海竞争”也将日趋激烈。

1．尚未充分开发的“蓝海市场”

水下机器人，一直给人以神秘莫测的印象，也一直未曾走进大众的视野中，其与空中无人机市场的火爆形成着鲜明的对比。而实际上，水下机器人市场，是一片容量巨大、潜力巨大的优质市场。但就目前而言，还没有被充分开发，消费人群基数较大。

从第一艘无人遥控潜水器在1953年问世，此后水下机器人一直是活跃在军工领域，或科研院所的实验室内。美国是世界上最先开展水下机器人开发的国家，也拥有最先进的技术。

斯坦福大学一支队伍就研发了一款水下类人机器人名为OceanOne，它的背部安有计算单元、电池、推进器，能像真人一样游泳，身高为5英尺，并使用人工智能和触觉反馈系统，可向终端设备传递机器人手持东西的感受。

斯坦福大学研制的水下机器人“OceanOne”

从业界发展来看，整个水下机器人市场总量非常可观，大致可分为消费级市场和企业级市场，尤其是在企业级市场，许多高危、复杂、以及人力无法操作的水下工作将逐渐被水下机器人所取代。

据市场研究公司IDC日前发布的公告预测，2018年全球的机器人和无人机市场规模将达1031亿美元，比2017年增长22．1％，机器人市场趋热，而水下机器人作为机器人行业新的应用场景将会有更多的机会.

相比于无人机在技术和产品上都较为成熟并已被消费级市场接受，水下机器人在技术和产品形态上都有待开发，产品的价格也较为昂贵。但从市场格局上看，目前国内水下机器人市场的玩家并不多，相对优秀的也不到十家，更是没有巨头称霸，市场正处于起步阶段，尚未被“充分开发”。

2．满足海洋探索需求大有可为

在传统的观念上，水下机器人的应用领域更多为军用和工业，其主要实现海底资源探测、开采以及海底救援等任务。

但是，随着不过，随着互联网、人工智能、智能制造等技术的发展和民众生活水平的提高，大众对于水下领域的探测需求也在日益增长，水下智能机器人的市场正在一步步向商业、民用等领域扩张。随之而来的，就是各种形态的水下潜航产品，例如较为偏C端的形态各异的可供娱乐、科教片拍摄的消费级水下机器人。

如今，水下智能机器人已开始为大众所熟知，除可在水下移动探测之外，在搭载了如视觉、感知、人工智能和自动平衡等技术后，航速、下潜深度、拍摄画面的清晰度等都有了极大的提升，其已可以满足基本海底无人操控的需求。

3．应用领域相当广泛

从水下机器人的市场表现来看，其应用领域也是相当广泛的。比如在水产养殖上，我国许多底播增殖型海洋牧场采捕仍用的是人力，工具也相当原始，这对于养殖者来说，不仅劳动强度大、生产效率低、采捕成本高还具有极高的安全风险。而水下机器人的兴起和发展可以帮助渔民们轻松解决这些问题。

水下机器人在管道清洁领域也将大有作为。我国因为人口分布不均，城市管道面临着堵塞、年久失修等问题。如果运用水下机器人进行管道的检测，就可精准定位需要修理的管道，避免了大规模挖开地面，重新安装的方式，节省了大量的人力和时间，保障了城市交通的正常运行。

在娱乐消费端，水下机器人也有相当广泛的市场。随着潜水运动的兴起，我国拥有潜水证的人群已达1．5亿，越来越多的人对深水运动感兴趣，因此也给C端市场带来了机会，比如海洋馆、游乐场、科技馆等娱乐场所就需要水下机器人监控水域环境，实时进行信息反馈，避免人员溺水和伤亡事件的发生。在个人消费领域，小型的水下机器人还可用于水下拍摄，携带方便。

“上天下海”，是幻象还是行业风口？

如今，水下机器人行业如今的发展速度已有了明显的提升，加之其应用场景的扩大，越来越多的公司开始进入这一领域。但仅就国内当前情况看，即便入局较早，但入局者们尚未在产品性能、技术、市场占有率等方面分出层级，创业者们仍处于初步发展的阶段。智能相对论分析师柯鸣认为，不论是幻象还是风口，其依然需要解决几个问题。

1．行业虽已明朗，C端落地仍成问题

目前，市面上的水下机器人发展开始助攻C端方向，但是，即便AI加成，国内的水下智能机器人要想真正完成落地直达C端，却依然有着不小的难度。

实际上，水下机器人的C端落地还存在着浮力、防水、动力推进等问题，其对产品本身结构要求较高，需要较为有力的技术支持。

反观当下，虽然消费级的水下智能机器人已开始在国内上开始流行，并主要用于潜水运动、海钓捕鱼、水下摄影，但国内品牌的水下机器人产品却始终不能在海内外的中高端民用市场获得用户青睐。毕竟，其应用空间在危险的海洋，无论是使用环境还是使用寿命都必须承受严酷的考验。

因此，尽管水下机器人行业正在通过方方面面渗入我们的生活。但由于技术门槛高，研发难度大、周期长，即便一部分产品未能达到实用标准，大多数的水下机器人产品还是较为偏向B端，价格也较为昂贵。行业如若想要真正渗入C端市场，仍需要突破价格门槛和使用门槛。不过遗憾的是，目前万元以下、操作简单易携带的水中机器人仍未出现在市场。

2．“三大难题”难以攻破

对于B端市场来说，其也并非“完美无缺”。B端市场中的水下机器人也存在着诸多需要攻克的难题。

首先要解决的就是密封性问题。作为长时间水下作业的机器人，其内部有着威廉希尔官方网站 、电机等众多电子元器件，而目前业内通过加固设备外壳的密封性及内部设置密封舱等方式保证密封性，但其效果并未尽如人意。

其次是完善机器人的水下平衡能力。根据物理学中的阿基米德原理，浸在液体或气体里的物体会受到向上的浮力作用，浮力的大小则等于被该物体排开的液体的重力。而浮力正是水下机器人需要解决的一个重要问题，但这不仅需要开发者进行精确计算，还需要对设备进行相当精细的重力布局，甚是设备内的每一根线都要仔细考虑，并且要经历数十次的测试。

最后，作为水下机器人，其对通讯设备、摄像头、推进器等设备也有更高要求。毕竟，水下机器人最基本的工作是代替人潜入水中，通过摄像头拍摄水下情况，在这一过程中还需要灯光的配合，然后将这些数据将通过无线设备传回到水上的关联设备。

总的来说，不论是B端还是C端的水下机器人，其发展仍然有很长的路要走，但是也能看到，其水产养殖、水污染检测、教育行业和市政管道检测以及民用行业依然有着很大的前景。

毕竟，“拯救泰坦尼克号”，倾听“大海之声”，水下机器人发挥着无法替代的作用。