水下無人機(jī)簡介

　　水下無人機(jī)是一種可在水下移動(dòng)、具有視覺和感知系統(tǒng)、通過遙控或自主操作方式、使用機(jī)械手或其他工具代替或輔助人去完成水下作業(yè)任務(wù)的裝置。在上世紀(jì)70年代，水下無人機(jī)得到了很大發(fā)展，開發(fā)出了一批能工作在各種不同深度、進(jìn)行多種作業(yè)的機(jī)器人，可用于石油開采、海底礦藏調(diào)查、救撈作業(yè)、管道敷設(shè)和檢查、電纜敷設(shè)和檢查、海上養(yǎng)殖及江河水庫的大壩檢查等領(lǐng)域。

　　水下無人機(jī)用途

　　從民用消費(fèi)級(jí)別的水下無人機(jī)考慮，水下無人機(jī)可以用于水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測、水庫大壩巡檢、科考探索、水下攝影、海島旅游等領(lǐng)域。

　　1.水下可視性遠(yuǎn)低于空中。通俗地說，在地面上你可以登高望遠(yuǎn)，可以極目遠(yuǎn)眺。但是在水中，人眼可見范圍會(huì)隨著亮度的降低而變小。隱約記得在海中下潛20米后，肉眼不能依靠自然光源觀測周圍環(huán)境。但是有了水下無人機(jī)后，可通過操作完成百米的下潛和遠(yuǎn)達(dá)五百米的距離，意味著可以在縱深數(shù)百米的水域進(jìn)行活動(dòng)和觀測。

　　2.水下阻力高于空氣阻力首先說空氣阻力，空氣阻力受飛行速度，接觸面積，空氣密度等因素的影響，所以通常航拍前會(huì)有飛行環(huán)境測試。而水的阻力是空氣阻力的800倍。要想在水中操作無人機(jī)流暢使用，難度可想而知。

　　3.電池續(xù)航能力問題上面說了水中阻力大于空氣阻力，阻力越大耗能越多，所以電池續(xù)航能力是無人機(jī)的一大短板。

　　水下無人機(jī)有哪些優(yōu)勢

　　其次，操作簡易實(shí)用。在智能設(shè)備上下載APP進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，即可實(shí)時(shí)執(zhí)行動(dòng)作。機(jī)動(dòng)性能好，可操作性強(qiáng)，無人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)等。其次，操作簡易實(shí)用。在智能設(shè)備上下載APP進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，即可實(shí)時(shí)執(zhí)行動(dòng)作。

　　水下無人機(jī)發(fā)展優(yōu)勢

　　首先，從發(fā)展背景來說：傳統(tǒng)的水下作業(yè)，人工操作不僅十分復(fù)雜，人身安全也無法完全保障。而且隨著人類海洋活動(dòng)的日趨廣泛，水上、水下各類產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷提速，未來對(duì)于水下無人機(jī)的需求也將持續(xù)上漲，這是大勢所趨。

　　其次，從應(yīng)用領(lǐng)域來說：水下無人機(jī)與陸上無人機(jī)類似，發(fā)展?jié)摿κ謱挿?，可以廣泛應(yīng)用在漁業(yè)養(yǎng)殖、船體檢修、觀光潛水、海礦探測、海洋監(jiān)測、生物研究、水下導(dǎo)航、水下救援、管道檢測等諸多領(lǐng)域，能夠很好地契合未來海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向，助力“水域產(chǎn)業(yè)的增速擴(kuò)張。

　　此外，從產(chǎn)品優(yōu)勢來說：隨著水下無人機(jī)技術(shù)升級(jí)與成熟應(yīng)用，不僅可以大幅降低人工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，而且還能提升作業(yè)效率，并減少相應(yīng)的支出成本。同時(shí)，在其他前沿技術(shù)的融合推動(dòng)下，水下無人機(jī)無論是綜合性能，還是性價(jià)比水平，都在持續(xù)提升，既可以更好地完成工作，也有利于促進(jìn)這個(gè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。

　　水下無人機(jī)未來發(fā)展趨勢 　　1.技術(shù)創(chuàng)新將是永恒的主題

　　作為一種技術(shù)密集性高、系統(tǒng)性強(qiáng)的工程，水下機(jī)器人主要包括仿真、智能控制、水下目標(biāo)探測與識(shí)別、水下導(dǎo)航（定位）、通信、能源系統(tǒng)六大技術(shù)。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的水下機(jī)器人在一些關(guān)鍵部件和關(guān)鍵材料的研究方面還有很大差距，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，重點(diǎn)在于基礎(chǔ)材料、重要組部件、各種高精度探測設(shè)備和傳感器的研究開發(fā)，因此，技術(shù)創(chuàng)新將是一項(xiàng)長期的工作。未來一旦在探測技術(shù)、工藝水平、綜合顯控、綜合導(dǎo)航有所突破，拓展應(yīng)用新領(lǐng)域，進(jìn)口替代空間廣闊。

　　在工業(yè)和信息化部制定的《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》中，已經(jīng)將技術(shù)水平顯著提升、關(guān)鍵零部件取得重大突破、集成應(yīng)用取得顯著成效列為發(fā)展目標(biāo)，并將加強(qiáng)共性關(guān)鍵技術(shù)研究、建立健全機(jī)器人創(chuàng)新平臺(tái)、加強(qiáng)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，以及建立機(jī)器人檢測認(rèn)證體系，作為強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力的具體措施來落實(shí)。

　　2.AUV的智能化和續(xù)航能力是關(guān)鍵

　　從1953年問世開始，特別是1974年以后，伴隨著海洋油氣業(yè)的迅速發(fā)展，AUV也得到了飛速發(fā)展。相比于ROV， AUV由于不受電纜限制，具有活動(dòng)范圍大、機(jī)動(dòng)性好的特點(diǎn)，因此適用于更廣泛的領(lǐng)域。

　　一方面，智能化水平的高低成為AUV技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。智能控制技術(shù)旨在提高水下機(jī)器人的自主性，其體系結(jié)構(gòu)是人工智能技術(shù)、各種控制技術(shù)在內(nèi)的集成，相當(dāng)于人的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。軟件體系是水下機(jī)器人的總體集成和系統(tǒng)調(diào)度，直接影響智能水平，它涉及到基礎(chǔ)模塊的選取、模塊之間的關(guān)系、數(shù)據(jù)（信息）與控制流、通信接口協(xié)議、全局性信息資源的管理及總體調(diào)度機(jī)構(gòu)。

　　另一方面，AUV對(duì)能源系統(tǒng)的要求是體積小、重量輕、能量密度高、多次反復(fù)使用、安全和低成本。目前，正在研究的各種可利用的能源系統(tǒng)包括一次電池、二次電池、燃料電池、熱機(jī)及核能源。近期，麻省理工學(xué)院的衍生企業(yè)Open Water Power（OWP）對(duì)外宣稱已成功開發(fā)出一種更安全、更耐用的新型鋁-水電池系統(tǒng)，與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，新系統(tǒng)使水下機(jī)器人的續(xù)航能力提高了十倍。

　　3.海洋漁業(yè)領(lǐng)域?qū)⑹俏磥淼乃{(lán)海

　　首先是市場空間巨大。在漁業(yè)養(yǎng)殖方面，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖面積8465千公頃，其中海水養(yǎng)殖面積占27.38%，淡水養(yǎng)殖面積占72.62%。全國有水產(chǎn)養(yǎng)殖場32000個(gè)，面積1000萬公頃，需要經(jīng)常檢查水質(zhì)的溫度、鹽度、PH值、溶解氧等，以及魚類、貝類、海參等的觀察，網(wǎng)箱檢查、人工魚礁等，都為水下機(jī)器人提供了巨大的市場需求。

　　其次，在技術(shù)上具有可行性。相比海洋油氣業(yè)，水下機(jī)器人在海洋漁業(yè)上的應(yīng)用有兩大優(yōu)勢：一是漁業(yè)的海水深度淺，因此技術(shù)難度大大減少，操作也簡單；二是漁業(yè)對(duì)海底的地形作業(yè)要求難度較低，因此，一般的小型水下機(jī)器人就能滿足作業(yè)要求。

　　在實(shí)現(xiàn)途徑上，水下機(jī)器人將視頻和水質(zhì)數(shù)據(jù)通過智能終端，傳遞到陸地中控室，再由陸地中控室發(fā)送到用戶的終端。用戶通過終端觀看視頻及水質(zhì)參數(shù)，根據(jù)養(yǎng)殖需要發(fā)送增氧、投餌等指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖水域的遠(yuǎn)程全方面監(jiān)控及全程自動(dòng)化。

　　4.消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域前景可期

　　從市場規(guī)模來看，全球體驗(yàn)式潛水服務(wù)市場規(guī)模近五年平均增速約15%，2015年接近250億美元。目前，全球潛水愛好者的規(guī)模達(dá)到2億，消費(fèi)級(jí)的水下影像市場規(guī)模達(dá)到百億美元，一些成熟的企業(yè)已經(jīng)涌現(xiàn)。以O(shè)penROV為例，于2012年推出，主要用途為拍攝水下影像，其配備了三個(gè)推進(jìn)器、LED前燈、塑形橡膠以及繩纜。消費(fèi)者可以用計(jì)算設(shè)備上的開源軟件對(duì)OpenROV進(jìn)行控制，最高時(shí)速能夠達(dá)到2m/s，續(xù)航時(shí)長3個(gè)小時(shí)。

　　我國體驗(yàn)式潛水服務(wù)市場規(guī)模近五年平均增速達(dá)到約36.5%，明顯高于全球增長率，2015年超過21億美元。目前，國內(nèi)已經(jīng)有一批企業(yè)開始搶先布局消費(fèi)級(jí)市場，如深之藍(lán)、鰭源科技、博雅工道、潛行科技、微孚科技等。

　　綜上所述，在政府引導(dǎo)，企業(yè)主導(dǎo)的原則下，水下機(jī)器人在海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋資源開發(fā)、防災(zāi)減災(zāi)，以及保障海洋環(huán)境安全方面大有可為。