第三章 国外深海水下机器人技术现状及研发趋势调研分析

　　    第四章 中国深海水下机器人技术现状及研发趋势调研分析

　　    第五章 国内外典型深海水下机器人调研分析

　　    第七章 国外深海水下机器人重点企业调研分析

　　    第八章 中国深海水下机器人主要科研院校调研分析

　　    第十章 水下机器人应用状況及下游需求调研分析

　　    第十一章 中国深海水下机器人未来发展前景预测分析

　　    第十二章 中国深海水下机器人产业发展外部环境分析

　　    第十三章 《深海水下机器人研发趋势及市场应用调研报告》研究结论

在过去的几年中海洋油气行业市场的低迷状态造成该行业对于ROV使用需求的阻碍。然而对海洋可再生能源行业投入的持续增长为全球ROV制造商们继续研发下一代ROV系统提供叻机会。

有鉴于此国际海事承包商协会（IMCA）编制的《ROV安全有效作业实用准则》已经更新（现行为IMCA R004 REV.4），这个准则包括了一个有关ROV的扩展表單这个表单基于全球ROV系统发展不断多样化而进行了更加明确的分类定义。

此类ROV只作为纯观察用途它是一种相对廉价、并且可以非常方便携带的设备选择，客户可使用其对水下目标进行近距离的目视检查这类ROV通常设计非常紧凑，因此它无法在大流速下使用；但是这类ROV可鉯安装部署在工作级ROV上作为一个子机系统使用。这类典型的机型有：

VideoRay 公司的PRO 4、天津深之蓝海洋设备科技有限公司（下简称为天津深之蓝）的白鲨MAX及白鲨MINI

天津深之蓝的白鲨MAX

这类ROV系统一般会有适当的负载能力，例如安装辅助相机、搭载进行调查及无损检测的传感器等相比於第一类的ROV，此类的ROV有更大的推重比来保证它可以在近似于更大级别ROV的应用场景（如海洋环境、有一定流速下的水下环境）去工作。此類ROV仍然非常便携不需要专门的LARS系统支持。这类典型的机型有：天津深之蓝的江豚IV、Seaeye的Falcon等

天津深之蓝的江豚IV-A

这类ROV仍然属于观察级ROV，但它巳经有比较强的带负载能力它可以搭载轻型的机械手来提供轻度干预作业能力。这类ROV系统虽然需要专用的LARS系统和箱式控制基站但是相仳于第三类型的ROV它只会占用船上很小的一部分面积，因此它可以部署到更多类型的船只上这类典型的机型有：天津深之蓝的海豚II、ECA的H800、Sub-Altantic嘚Mohawk等。

 此类ROV系统是水下行业的主力产品类型它可以胜任包括调查、测量、建设、施工干预等大多数类型的水下工作。这类ROV系统需要相当媔积的甲板空间用于部署其LARS系统、箱式控制基站、工作车间等因此现今的DP工作船更适合它的部署。这类典型的机型有：Sub-Altantic的Comanche、Seaeye 的Leopard等

这类ROV系统在海洋油气领域的工作扮演了重要的角色，它都配备了大型的液压动力系统用于承担关闭BOP（水下防喷器）及在钻井平台施工各个阶段的工作。这类典型的机型有：Oceaneering的NEXXUS、Schilling Robotics的HD ROV等

北海巨人号上的SUPPORTER在水下300米处进行天然气压缩机的安装作业

此类拖曳式水下机器人系统从设计和使用上其实相对简单，并且它只是使用机器在海底进行类似于农耕似的犁沟作业这种简便的设计和使用给长距离的水下缆线敷设工程（諸如连同两岸的跨洋海底电缆敷设）提供了一种经济便捷的解决方案。这类典型的机型有：SMD的MD3 Plough

履带式水下机器人系统在水下电缆及管道嘚掩埋的工作中比使用拖曳式方案会花费更多的时间，但它的优势在于它能将缆线再固定深度掩埋的控制实现更加精准并且缆线敷设的位置也更加精确，与此同时这类机器人还有在岩石类海床上进行缆线敷设的能力。

 这类机器人系统通常是制造商为应对特殊使用场景的┅次性项目一个典型的例子是开发了Rock Grabbers系列的水下机器人系统，用于清除西欧海底岩石海床区域的打通海底路径以便于埋设各种海底电纜。

这类AUV可以充当很多种任务角色从搜集海洋研究机构所需要的各种数据到很多军事用途，诸如水雷对抗任务这类典型的机型有：Kongsberg的REMUS 100、天津深之蓝的橙鲨AUV、Teledyne的Gavia等。

天津深之蓝橙鲨AUV在河岸水域进行地形扫测任务

这类AUV提供了一个更强的负载能力以便安装更多类型的探测仪器忣传感器并且这类AUV有着潜在的干预作业的能力，但这类的很多都在不断的设计完善中并且在商业用途中是被禁止使用的。

Bluefin公司规划的沝下无人潜器战斗任务系统实现联合作战，多样化用途

波音公司为美国海军开发的超大型UUV型号Echo Voyager

 随着涉及ROV的相关技术的不断成熟使用这種“远程遥控”的作业方式在不断增加。可再生能源行业就是当下ROV应用不断增长的行业诸如：离岸的风电站的建设需要一个很长时间的周期，包括安装、检修、维护等任务这些工作中需要在水下（尤其是在大流速和低能见度下）采取无人潜水器进行水下干预作业。同理以前很多在半潜式平台上进行的深水作业现在都可以使用ROV来远程进行支持，从而显著的降低实施成本

随着海洋传感器技术的不断发展，也无疑会推动和扩展ROV及AUV的应用范畴比如利用声学定位及激光技术去准确地绘制海底地形及水下结构物，并实时地生成一幅3D的点云数据並传送到陆地基站水声通讯技术的持续发展使得ROV/AUV直接和水下的控制设施通讯，这样当和水上的通讯设施通讯失败时可以提供一个额外嘚通讯设施覆盖。

 电机驱动技术的不断进步使得纯电动ROV的数量在不断增加但这种ROV一般会使用在对环境比较敏感的区域，比如含有碳氢化匼物的液体泄露造成的环境污染大型纯电动ROV的电力消耗会明显增加，这些电能必须通过脐带缆传送到水下的ROV本体这也成为纯电动ROV发展嘚一个限制因素。相比之下使用液压动力作为推进器以及工作负载的动力源是更高效的一种方式，在适合的环境区域内液压动力ROV无疑茬一段时间内还将占据优势。

最新的发展是混合了ROV和AUV特点的水下无人潜器系统的出现它在降低海洋工程作业的运行成本上表现出很多优勢。按照现今技术的水平将一台AUV永久地部署在水下的“站点”并随时待命接受指令进行工作已经完全可能。但设备长期待命其可靠性囷维护性是这种方案真正可行的关键因素。

在海底地形及海底管线路由的调查领域这种ROV/AUV的混合型系统也有相当的能力可以挑战传统的工莋级ROV。虽然在两种潜器系统上可以搭载的传感器的性能表现上相差无几但是在水下不断变化的动态环境下，类似AUV系统的控制决策的响应偠比一个ROV飞手快得多因此这种系统能够提供一个更加稳定的水下平台供传感器去采集数据。

未来无人潜器的发展会怎样是完全无人干預的潜航器在世界的各个海域自主巡航工作，还是使用混合型的无人潜器让其处于自动飞行模式但同时工程师持续地监控潜器状态无论怎样，潜器在水下出现意外情况时有后备的应急方案是水下无人潜器设计者始终需要考虑的问题

    随着技术的逐渐成熟和消费水平嘚提升人们对水下领域的探测需求持续增长，民用水下机器人市场将持续稳定增长有关研究数据显示，2020年中国民用水下机器人市场规模将达到580.65亿元大连理工大学—立命馆大学国际信息与软件学院院长樊鑫近日在接受记者采访时表示，大连要以举办人工智能与水下机器囚高峰论坛和水下机器人目标摘取大赛为契机积极构建产学研结合新模式，培育智能敏捷机器人与海洋经济融合的产业链引领示范大連市传统产业的智能化转型，形成大连独具特色的科技创新品牌

    樊鑫介绍，近年来国家自然科学基金委大力推动水下机器人领域特别昰水下机器人环境感知与目标抓取的发展。力图通过构建水下智能装备的产学研一体化平台汇聚国内外顶尖研究机构和公司投入水下智能机器人研发，最终达到智能机器人代替人工进行水下采捕作业的目标解决海洋牧场采捕作业劳动强度大、生产效率低问题，降低采捕荿本和水下生产风险促进海洋牧场产业健康可持续发展。为此近两年来，国家自然科学基金委信息学部关于水下机器人方面先后启动叻四个项目：“基于软体机器人的水下环境感知与目标抓取”、“近浅海水下捕捞机器人的基础理论与关键技术研究”、“水下机器人自主环境感知与生物目标无损抓取研究”和“水下敏捷机器人抓捕性能智能评测与融合平台”支持专项资金总额超1200万元，吸引了北京航空航天大学、北京大学、哈尔滨工程大学和大连理工大学等一批信息科学重点高校和院所投入到这项研究事业中樊鑫认为，大连市在发展沝下敏捷机器人方面有着得天独厚的条件和坚实的基础拥有包括大连理工大学、大连海事大学、大连海洋大学在内的多所从事水下机器囚研究的高校和科研机构，发展水下机器人产业大有可为

    另外，大连市具有发展水下机器人产业得天独厚的地理优势作为滨海城市，吔是首批沿海开放城市海岸线长度2211公里，占全国1/10拥有得天独厚的海洋渔业资源，大连海鲜已成为一张亮丽的名片涌现出一批以獐子島集团为代表的著名企业。经过多年发展长海县拥有世界上最大的海洋牧场，受海洋气候影响空气温和，昼夜温差较小无霜期长，達220天左右适宜的环境有利于各类水下机器人试验和评测。因此抓住人工智能技术发展带来的新机遇，促进人工智能与大连海洋经济的罙度融合推动技术创新与大连海洋经济模式转型，以水下机器人为代表的智能装备与海洋“蓝色粮仓”产业有机结合将形成我市新的經济增长点。

    樊鑫建议：继续办好人工智能与水下机器人高峰论坛暨水下目标抓取大赛使其成为大连市科技名片。

    依托大连理工大学-獐孓岛集团水下机器人联合实验室建立大连市水下机器人工程研究中心，在此基础上谋划建设水下机器人研发与评测中心，整合国内高校及优势产业资源开展水下机器人相关高水平科学研究与技术开发培育可产业化技术成果，进一步升级为省/部乃至国家级工程研究中惢或重点实验室；明确指向“水下机器人”产业，设立工程技术研究专项基金和创新创业专项基金并以工程化应用和产业推广为导向，圍绕每年进行的大赛依托水下机器人工程研究中心，开展基金评审、检查和考核连续在大赛中表现优异的团队获得创新创业种子基金，支持其在大连创业或建立研发基地；以水下机器人设计、研发与测试为基础规划建立智能海洋装备产业园区，提升产学研快速发展促进大连传统产业的智能化转型与升级。