水下機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析 對水下領(lǐng)域的探測需求持續(xù)增長

• 黃文玉 2023年10月16日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1429 94
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水下機(jī)器人也稱無人遙控潛水器，是一種工作于水下的極限作業(yè)機(jī)器人。水下環(huán)境惡劣危險，人的潛水深度有限，所以水下機(jī)器人已成為開發(fā)海洋的重要工具。

水下機(jī)器人的概念及優(yōu)缺點(diǎn)

水下機(jī)器人也稱無人遙控潛水器，是一種工作于水下的極限作業(yè)機(jī)器人。水下環(huán)境惡劣危險，人的潛水深度有限，所以水下機(jī)器人已成為開發(fā)海洋的重要工具。無人遙控潛水器主要有：有纜遙控潛水器和無纜遙控潛水器兩種，其中有纜遙控潛水器又分為水中自航式、拖航式和能在海底結(jié)構(gòu)物上爬行式三種。

從種類上看，根據(jù)是否載人可以將潛水器分為載人潛水器和無人潛水器兩類。無人潛水器按照與水面支持系統(tǒng)間聯(lián)系方式的不同可以分為有纜遙控水下機(jī)器人、無纜水下機(jī)器人兩種。有纜水下機(jī)器人都是遙控式的，根據(jù)運(yùn)動方式不同可分為拖曳式、(海底)移動式和浮游(自航)式三種。

典型的遙控潛水器是由水面設(shè)備(包括操縱控制臺、電纜絞車、吊放設(shè)備、供電系統(tǒng)等)和水下設(shè)備(包括中繼器和潛水器本體)組成。潛水器本體在水下靠推進(jìn)器運(yùn)動，本體上裝有觀測設(shè)備(攝像機(jī)、照相機(jī)、照明燈等)和作業(yè)設(shè)備(機(jī)械手、切割器、清洗器等)。

優(yōu)點(diǎn)：水下機(jī)器人可在高度危險環(huán)境、被污染環(huán)境以及零可見度的水域代替人工在水下長時間作業(yè)，水下機(jī)器人上一般配備聲吶系統(tǒng)、攝像機(jī)、照明燈和機(jī)械臂等裝置，能提供實(shí)時視頻、聲吶圖像，機(jī)械臂能抓起重物，水下機(jī)器人在石油開發(fā)、海事執(zhí)法取證、科學(xué)研究和軍事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

缺點(diǎn)：由于水下機(jī)器人運(yùn)行的環(huán)境復(fù)雜，水聲信號的噪聲大，而各種水聲傳感器普遍存在精度較差、跳變頻繁的缺點(diǎn)，因此水下機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)中，濾波技術(shù)顯得極為重要。水下機(jī)器人運(yùn)動控制中普遍采用的位置傳感器為短基線或長基線水聲定位系統(tǒng)，速度傳感器為多普勒速度計會影響水聲定位系統(tǒng)精度。因素主要包括聲速誤差、應(yīng)答器響應(yīng)時間的丈量誤差、應(yīng)答器位置即間距的校正誤差。而影響多普勒速度計精度的因素主要包括聲速c、海水中的介質(zhì)物理化學(xué)特性、運(yùn)載器的顛簸等。

水下機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

中國水下機(jī)器人行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游參與主體為水下機(jī)器人核心硬件供應(yīng)企業(yè)與核心技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)企業(yè);主要零部件為單片機(jī)、推進(jìn)器、聲吶、姿態(tài)傳感器、濕度傳感器等;中游參與主體為水下機(jī)器人生產(chǎn)制造企業(yè);下游涉及水下機(jī)器人各應(yīng)用領(lǐng)域，主要為海洋工程、水產(chǎn)養(yǎng)殖、科學(xué)研究、水下娛樂、城市管道檢查與清潔等。

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，中國水聲通信市場規(guī)模呈現(xiàn)逐年上漲態(tài)勢，2022年中國水生通信行業(yè)市場規(guī)模約為22.71億元;從區(qū)域分布情況來看，東部沿海地區(qū)占據(jù)了較大市場份額，占比為91.09%，西部占比為6.07%，其他地域占比為2.84%。

潛水器的水下運(yùn)動和作業(yè)，是由操作員在水面母艦上控制和監(jiān)視?？侩娎|向本體提供動力和交換信息。中繼器可減少電纜對本體運(yùn)動的干擾。新型潛水器從簡單的遙控式向監(jiān)控式發(fā)展，即由母艦計算機(jī)和潛水器本體計算機(jī)實(shí)行遞階控制，它能對觀測信息進(jìn)行加工，建立環(huán)境和內(nèi)部狀態(tài)模型。操作人員通過人機(jī)交互系統(tǒng)以面向過程的抽象符號或語言下達(dá)命令，并接受經(jīng)計算機(jī)加工處理的信息，對潛水器的運(yùn)行和動作過程進(jìn)行監(jiān)視并排除故障。開始研制智能水下機(jī)器人系統(tǒng)。操作人員僅下達(dá)總?cè)蝿?wù)，機(jī)器人就能根據(jù)識別和分析環(huán)境，自動規(guī)劃行動、回避障礙、自主地完成指定任務(wù)。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年國內(nèi)水下機(jī)器人行業(yè)發(fā)展趨勢及發(fā)展策略研究報告》顯示：

無人有纜潛水器的發(fā)展趨勢有以下優(yōu)點(diǎn)：一是水深普遍在6000米;二是操縱控制系統(tǒng)多采用大容量計算機(jī)，實(shí)施處理資料和進(jìn)行數(shù)字控制;三是潛水器上的機(jī)械手采用多功能力反饋監(jiān)控系統(tǒng)：四是增加推進(jìn)器的數(shù)量與功率，以提高其頂流作業(yè)的能力和操縱性能。此外，還特別注意潛水器的小型化和提高其觀察能力。

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，中國水下機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域占比最重的為海洋工程，占比35%，占比第二的為水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)，占比20%，科學(xué)研究占比10%，水下娛樂占比10%，城市管道檢查與清潔占比5%。為生產(chǎn)制造出符合上述條件的水下機(jī)器人，企業(yè)需不斷進(jìn)行更新改良，因此水下機(jī)器人中游生產(chǎn)及人工成本高，對下游議價能力強(qiáng)，據(jù)統(tǒng)計我國水下機(jī)器人市場規(guī)模從2015年的12.52億元增長至2021年的31.63億元。

隨著技術(shù)的逐漸成熟和消費(fèi)水平的提升，人們對水下領(lǐng)域的探測需求持續(xù)增長，民用水下機(jī)器人市場將持續(xù)穩(wěn)定增長。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，資源勘查類水下機(jī)器人市場占比為41.59%;安全監(jiān)測類水下機(jī)器人市場占比為33.45%;搜索救援類機(jī)器人市場份額為11.75%。

2022年4月11日，成都市府河西公園的錦江水面，成都首臺“智能水域機(jī)器人”下水。2022年10月27日-30日，第六屆全國水下機(jī)器人大賽(大連)在遼寧省大連市成功舉辦。2023年4月13日，國網(wǎng)甘肅劉家峽水電廠首次采用型號為VVL-V600-4T的水下機(jī)器人潛入水庫壩前，開展溢洪道閘門水下檢查試驗，并模擬堵漏取得良好效果。此次試驗?zāi)M不僅驗證了水下機(jī)器人的靈敏度，更考驗了該廠“蛟龍創(chuàng)新團(tuán)隊”的事故處理能力。

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