深之蓝：以核心技术深化水下机器人价值_刘政鑫.pdf

Robot industry Forum智能论坛面对陆地资源日趋枯竭的局面，资源开发重心由陆地转向了沿海以及深海领域。由于水域情况复杂，且有极端环境的条件限制，因此对于沿海、深海资源的开发利用一直处于缓慢发展的阶段。随着现代化高新技术的突破以及近远海、深海装备的飞速发展，使得开发利用海洋资源成为了可能。作为开发海洋资源的基础支撑，水下装备种类非常繁多，包括载人潜水器、深海空间站、水深之蓝：以核心技术深化水下机器人价值当今，陆地资源枯竭、人口迅速增长，开发利用海洋中的丰富资源已然成为必然趋势。海洋中蕴藏丰富的生物资源和矿产资源，我国拥有近一万八千万公里海岸线，面积达三百万平方千米的领海，海域南北跨热带温带，大陆架广阔，海洋资源丰富。随着石油、天然气等海洋资源的开发从近海延伸到深海，人工作业的难度越发变高。水下机器人作为机器人技术融入水下、海洋环境中的重要工具，不仅能够替代人工进行作业，同时其安全性、工作效率、作业深度、作业时长等也都远超人工作业。文/刘政鑫42 机器人产业|ROBOT INDUSTRYDOI:10.19609/10-1324/tp.2023.01.006 2023 年第 1 期 43深之蓝：以核心技术深化水下机器人价值下机器人等。水下机器人作为一种在水下作业的无人装备，主要分为两种，即自主水下机器人和遥控水下机器人。机器人具备人工作业所不具备的极端水下条件作业的优势，因此在水下机器人技术不断发展成熟，核心技术包括自主航行控制、导航定位通信、动力推进技术等现代化高新技术。水下机器人开始在深海探测、海洋考察、水下探测等领域进行广泛装备。蔚蓝深海带来无限可能 高新技术突破，机器人不断融入各个领域，使得水下机器人的需求不断增加。根据 2022 年 8 月于世界机器人大会正式发布的 中国机器人产业发展报告（2022 年）显示，自 2017 年始，水下机器人所在特种机器人市场年增长率达到了 30.7%。2022 年，中国特种机器人市场规模达到 22 亿美元，到 2024 年将有望达到 34 亿美元。而我国拥有较为丰富的海洋资源，伴随海洋资源的不断开发，水下机器人作为一个无人化水下作业设备，其安全性高、探索范围广，因此其市场需求必然不断扩大。在水下探测领域，机器人的应用可以更加安全地进行探测任务，在海洋科考、水下检测、水下维修等方向，有着巨大的作用。水下探测机器人因其特殊的作业环境，且发展时间较短，因此给与了我国本土企业快速发展的机会，众多本土企业在刘政鑫 本刊编辑Robot industry Forum智能论坛44 机器人产业|ROBOT INDUSTRY水下机器人的蓬勃发展中激流勇进，包括深之蓝海洋科技股份有限公司、深圳市吉影科技有限公司、天津海之星水下机器人有限公司等。自主创新填补技术空白由于海洋资源开发的进程缓慢，因此水下机器人行业处于起步阶段，其自主核心技术的发展尚在初期，与先进技术水平间仍然存在一定的差距。近年来，伴随高新技术的发展，水下探测机器人技术发展迅猛，深之蓝海洋科技股份有限公司成立于 2013 年，是一家专注于水下智能装备自主研发、生产、销售的创新型科技企业。其自研产品已全面覆盖包括海洋科考、水利水电、水域救援、水产养殖、海洋石油、水下工程等领域。深之蓝在水下机器人的技术探索过程中，逐步实现了包括水下动力、水下能源、视觉图像、高精度导航等十余项水下机器人核心技术的自主化研发、生产。通过自主创新、自主研发，实现了水下机器人技术空白问题的大突破。研发生产“河豚”“江豚”“海豚”三个缆控水下机器人产品系列，对应解决平静水域、复杂水况水域、广阔水域和海上作业等场景的作业任务。缆控水下机器人由基础平台、高清摄像头、机械手、多波束声呐、推进器、照明系统和控制系统构成，利用缆控机器人 2023 年第 1 期 45深之蓝：以核心技术深化水下机器人价值完成水下作业任务。“江豚”“海豚”系列水下机器人通过搭载水下定位系统，实现位置保持、路径跟踪，自动定向、定深、定高。通过搭载高亮照明系统，机器人可实现黑暗水域探测功能，不受环境亮度的影响。其自研 6、7、8 推进器布局，使得机器人在水下作业过程中，可以完成复杂水域的灵活运动以及全姿态控制，适应各种复杂水况。探索应用彰显实用价值深之蓝水下探测机器人以机器人为移动操作平台，实现水下探测应用。在水下探测应用场景中，通过搭载不同的任务需求功能模块，实现水下探测作业多元化。在复杂冰冻水域的救助打捞场景中，由于搜索范围大，且作业环境中，存在大量的渔网以及水生植物，因此无法通过人工操作来完成。在凿穿冰层形成可投放冰洞后，利用“河豚”水下机器人进行作业，“河豚”水下机器人通过自有照明系统可以实现低亮环境作业，并且自主化推进器布局实现水下自由转向灵巧作业，11 余小时的水下作业、超 24 万平米的搜索范围，以及多达40余个疑似点的排查，使得“河豚”机器人成功完成冰冻水域落水者搜救工作。在海洋环保检测场景即污水排放探测中，由于作业环境复杂，环境水质差异大，水文水位等情况不明等因素，因此在探测过程中对探测设备的要求极高。“江豚”水下机器人搭载声呐、光学摄像头、云台等设备，依靠自主化观测体系进行排查及图像收集工作。依靠 7 推进器，实现水中悬停，在高复杂度作业环境中实现高稳定作业。通过云台、高清摄像头及声呐系统，在作业环境中对前方 100 米范围内的环境进行 130的实时成像传输，同时对隐秘排污管线进行排查。“江豚”水下机器人出色的探测能力，使其可以高精度完成海洋环保检测的工作任务。在水电站的水下结构勘察场景中，因其长期进行引水防水工作，并且河水携带大量沙砾，因此水电站内的水域环境可见度极低，人工无法进行检测工作。投放“海豚”机器人，搭载三维扫描声呐，通过旋转云台实现三百六十度全覆盖扫描，实现水下低照度、零可见度环境检测。通过设备获取的结构物数据，形成三维还原图，同时可以对水下金属结构物表面的腐蚀、锈蚀、焊缝及结构物表面的撞击痕迹、扭曲、弯曲、凹凸变形等进行毫米级精度的检测工作。依靠其8推进器的合理布局，使“海豚”水下机器人能够平稳运行完成检测工作。目前，国内水下机器人行业企业数量尚少，并且相关行业技术尚在探索初期，在技术研发以及人才培养方面仍存在许多发展空间。预计到 2025 年，市场规模将增长两倍至三倍。在“海洋强国”战略引领下，水下机器人的需求还将不断扩大，市场潜力将持续释放，行业发展前景广阔。在线阅读（节选）