水下机器人发展现状与发展趋势探究

梁焕周

摘要：随着工业的发展，人类对能源的需求日益增长，而陆地资源也越来越匮乏，很难满足工业以及人类日常生活的能源需求。所以，势必会向海洋资源进军，开发海洋资源。因此，水下机器人被研发利用，水下机器人应用于海洋考察工作中。水下机器人的开发和使用有利于人类更好的开展海洋资源勘探工作，开发利用海洋资源。本文主要针对水下机器人国内外发展现状，以及未来水下机器人向智能化、高精度导航定位等方向发展趋势进行分析讨论。

关键词：水下机器人；发现现状；发展趋势；前景

引言：无论是在国外还是国外，各个国家都相继开展了水下机器人研发工作，尤其是发达国家。近几年来，我国逐渐加大对海洋资源开发力度，对海洋资源开发工程给予大量投资。目前，我国最深的潜海记录是2012年研发的“蛟龙号”，达到深潜7062米记录，之后相继研发出了“潜龙一号”、“潜龙二号”等水下机器人，这些水下机器人为我国海洋事业的发展做出了巨大的贡献。

一、国内外水下机器人的发展现状

无人水下机器人是水下机器人常见的技术之一，也是各国军事和民用最常使用的水下机器人之一。世界最早研制水下机器人在二十世纪五十年代，无人水下机器人最初主要是应用在民用方面，比如科研人员的水文学术调查、海上石油勘探调查、天然气开发等，军事方面主要是用于打捞军事实验掉落的装置设备、灭雷等。到了20世纪80年代末，随着计算机科学技术、人工智能技术等科学技术的发展，水下机器人逐渐向智能化发展。智能水下机器人没有系揽后，在水下工作更加方便，导航定位、绘制路线、传输信息更加灵活便捷。发达国家对智能水下机器人技术十分重视，该项技术也相对成熟。

在21世纪初期，发达国家的水下技术取得了较大的进步，研制出了许多台智能水下机器人，虽大部分仅用于试验，但对水下机器人智能系统结构的研究具有重要的意义。科学技术的发展和水下机器人的需求不断增加，水下机器人的智能系统结构不断优化，实际应用能力提升，尤其是在海洋资源勘探工作和军事方面的研发。智能水下机器人的应用有利于海洋开发工作更加方便，军事作战效率大幅度提高，因此，各国都十分重视水下机器人智能化技术研究，尤其是我国和部分发达国家，在智能化水下机器人的研究工作中，都处于领先地位。

我国从20世纪80年代开始对智能水下机器人进行研发其中为代表的就是哈尔滨工程大学和中国科学院沈阳自动化研究所等其他研究。通过不断努力的研究，研制出了遥控式的智能水下机器人试验机“海洋一号”，这对我国的水下机器人研发工作具有重要的意义，也是我国智能水下机器人研发的重要标志。为了攻克智能决策和控制方面的难题，哈尔滨工程大学研制出了“智水”系列的水下机器人，相应的导航定位、环境感知等技术也随之发展提高。

目前，我国加大对科研事业的关注并给予资金支持，各科研研究机构和相关的专科院校加强合作，形成了规模化、系统化的研究体系，尤其是中国科学院沈阳自动化研究所和俄罗斯国家共同研制的“CR-”系列的水下机器人，实现了对太平洋深海海域的探索。我国水下机器人的研究比较晚，在水下定位、线路规划、绘制目标、制造、外形设计等方面与发达国家仍有一定的差距。我国水下机器人技术发展取得了较大的进步，但在实际水下潜行工作中，仍存在一些问题。水下机器人部分设备需要从国外购买，但由于资金耗费大，且与我国水下机器人系统设备有出入，与我国海洋工作配合难，难以适应我国海洋考察工作。因此，必须加快水下机器人的研发，保障我国海洋开发工作的持续发展。

二、我国水下机器人发展趋势

随着科学技术智能化的发展和应用，水下机器人的发展势必会朝智能化发展并不断强化。以下为水下机器人智能化发展趋势的表现：

1.向高度智能化方向发展

由于海洋工作环境复杂恶劣，海下环境是未知的，难以预测水下机器人在海下环境工作时会遇到哪些问题与难题，所以要加强水下机器人智能化系统的发展，提高对海洋环境预测能力，提升系统操作能力。因此就需要完善和更进水下机器人内部结构和操作系统。如何使水下机器人向高度智能化方向发展是技术人员需要克服的一大难题。解决这一难题需要从水下机器人智能系统结构、路线和任务规划、环境感知、导航定位等多方面研究发展。目前，最需要提高的技术是水下机器人对水下环境的感知能力和目标识别能力，以及规划路线。与此同时，为了使水下机器人能够在海洋环境下更好的进行勘探和开发工作，提升适应海洋水下工作环境，需要水下机器人的智能系统具备自主学习能力，将每次的水下勘探中的问题和新发现都进行及时处理，优化智能系统结构，让水下机器人与海洋环境融为一体，这样就能实现真正的水下机器人智能化。

2.向导航定位高精度、高效率方向发展

在传统的水下机器人中，一般采用先进的仪器设备和算法提高水下导航的精确度，但由于实际水下作业时，导航定位与计算出的理论存在一定的误差，这种误差是无法消除的，所以要根据实际应用过程中所遇到的问题，不断改进和完善智能系统技术，提高导航定位计算精确度。虽然全球定位系统中的导航定位十分精确，提供的坐标位置也十分准确，但水下机器人不适合采用全球定位系统，易泄露水下机器人机密信息，将部分水下调查的结果泄露给其他机构或国家，甚至遭到外来攻击。因此为了提高水下机器人导航定位精确度，需要不断研发适合水下机器人在水下工作的特殊导航定位系统技术，面前，常采用的导航定位系统有水下目标探测和识别技术、智能控制技术、仿真技术、地形轮廓跟随导航技术、海底地形匹配导航技术等，其中美国海底地形匹配导航技术发展成熟度较高，导航精确度准确，常用于军事方面。随着导航定位技术的不断发展和研发更新以及水下环境不断的探索，水下机器人的水下导航定位会逐渐精确。

3.向高密度能源方向发展

为了满足民用和军用对水下机器人的需求，水下机器人不仅要进行基本的水下处理工作，还要维持在水下长时间航行。这就不仅需要提高水下机器人能量消耗系统的优化设计，也要增加水下机器人存储能量的总量，保证水下机器人水下持续工作。目前水下机器人重量和体积占整个水下机器人总重量和总体积比例大，所储存的能量少，不利于水下机器人在水下工作，以及系统中其他功能大发挥。因此，在未来的水下机器人的研发过程中，要加大对能源的配套设施研发，为水下机器人提供高效率、高密度的能源，保障其他功能的有效的发挥。

4.向模块化、标准化方向发展

为了提高水下机器人智能化水平和工作性能，实现水下机器人向模块化、标准化方向发展应用，加快研发时间周期，节约研发成本，保证水下机器人有效生产和使用，各科研机构、院校以及相关工作部门之间要加强合作，共同促进水下机器人技术的研发，优化水下机器人智能系统结构。

三、结束语

水下机器人技术的发展为我国海洋事业的发展提供了技术保障。随着智能化和自动化的发展与应用，水下机器人的发展也逐渐向智能化方向发展，为我国军事发展和民用发展提高了技术保障和支持。目前水下机器人的研发工作还需要努力，不断改进更新水下机器人技术。

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