2016年水下机器人发展状况分析报告(完美版)

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2016年3月

目录

1、水下机器人发展概况 3

11、水下机器人分类 3

12、水下机器人发展历程 5

13、国外水下机器人发展状况9

131、美国9

132、欧洲10

133、日本11

14、我国水下机器人发展状况12

15、水下机器人的关键技术14

151、仿真技术15

152、智能控制技术16

153、水下目标探测和识别技术17

154、水下导航（定位）技术17

155、通讯技术18

156、能源系统技术18

2、从军用到民用，从浅海到深海18

21、从军用到民用、应用广泛18

22、从浅海到深，无处不在20

23、未来十年是我国水下机器人发展最关键期22 3、水下机器人的发展目标24

31、向远程发展24

32、向深海发展24

33、向智能型发展24

1、水下机器人发展概况

水下机器人从20世纪后半叶诞生，是工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称无人遥控潜水器，主要运用在海上救援。由于水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人日益成为开发海洋的重要工具。在军事斗争中，无人化作战平台将在未来现代化战争中发挥重要的作用，无人舰艇将与无人地面战车、无人飞机一起在战场上进行高效卓越地作战。另外，无论战争期间还是和平时期，水下机器人还可以定期对航道、训练场、舰艇机动区实施定期或不定期检查，保障这些水域的作业安全。

11、水下机器人分类

广义上水下机器人也可以称作潜水器(Underwater Vehicles)，是一种可以在水下代替人在充满未知和挑战的海洋环境中完成某种任务的装臵，风、浪、流、深水压力等各种复杂的海洋环境对水下机器人的运动和控制干扰严重，使得水下机器人的通信和导航定位十分困难，这是也是它与陆地机器人最大的不同，也是目前阻碍水下机器人发展的主要因素。

就外形看，目前大部分水下机器人是框架式或类似于潜艇的回转细长体，随着仿生技术的不断发展，仿鱼类形态甚至是运动方式的水下机器人将会不断发展。

无缆水下机器人代表目前水下机器人的发展趋势。从种类上看，根据是否载人可以将潜水器分为载人潜水器和无人潜水器两类。无人潜水器按照与水面支持系统间联系方式的不同可以分为有缆遥控水下机器人(remotely operated vehicle，简称ROV)、无缆水下机器人（autonomous underwater vehicle，简称AUV)）两种。有缆水下机器人都是遥控式的，根据运动方式不同可分为拖曳式、(海底)移动式和浮游(自航)式三种。无缆水下机器人一般是自治式机器人（又称智能机器人），它能够依靠本身的自主决策和控制能力高效率地完成预定任务，在一定程度上代表了目前水下机器人的发展趋势。

载人潜水器由人工输入信号操控各种动作，由潜水员和科学家通过观察窗直接观察外部环境。其优点是由人工亲自做出各种核心决策，便于处理各种复杂问题，但是人生命安全的危险性增大，由于载人需要足够的耐压空间、可靠的生命安全保障和生命维持系统，这将为潜水器带来体积庞大、系统复杂、造价高昂、工作环境受限等不利因素。

有缆水下机器人（ROV）需要由电缆从母船接受动力，并且ROV不是完全自主的，它需要人为的干预。主要由水面设备（包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等）和水下设备（包括中继器和潜水器本体）组成。潜水器本体在水下靠推进器运动，本体上装有观测设备（摄像机、照相机、照明灯等）和作业设备（机械手、切割器、清洗器等）。潜水器的水下运动和作业，是由操作员在水面母舰上控制和监视，电缆向本体提供动力和交换信息，中继器可减少电缆对本体运动的干扰。由于人们通过电缆对ROV进行遥控操作，电缆对ROV像“脐带”对于胎儿一样至关重要，但是由于细长的电缆悬在海中成为ROV最脆弱的部分，大大限制了机器人的活动范围和工作效率。

无缆水下机器人（AUV）又称自治水下机器人、智能水下机器人，是将人工智能、探测识别、信息融合、智能控制、系统集成等多方面的技术集中应用于同一水下载体上，在没有人工实时

控制的情况下，自主决策、控制完成复杂海洋环境中的预定任务使命的机器人。是从简单的遥控式向监控式发展，即由母舰计算机和潜水器本体计算机实行递阶控制，它能对观测信息进行加工，建立环境和内部状态模型。操作人员通过人机交互系统以面向过程的抽象符号或语言下达命令，并接受经计算机加工处理的信息，对潜水器的运行和动作过程进行监视并排除故障。操作人员仅下达总任务，机器人就能根据识别和分析环境，自动规划行动、回避障碍、自主地完成指定任务。

12、水下机器人发展历程

从1934年美国研制出下潜934米的载人潜水器到1953年研制出无人有缆遥控潜水器，接着是全世界各国对水下机器人的大力发展，其发展大致经历了三个阶段：

第一阶段：从1953年至1974年为第一阶段，主要进行潜水器的研制和早期的开发工作。先后研制出20多艘潜水器，其中美国的CURV系统在西班牙海成功地回收一枚氢弹，引起世界各国的重视。美国海军1956年研制出的CURV1号机器人在服役期间曾执行数百次使命，其中包括从海底回收100多枚鱼雷。

第二阶段：1975至1985年是遥控潜水器大发展时期。海洋石油和天然气开发的需要，推动了潜水器理论和应用的研究，潜水器的数量和种类都有显著地增长。载人潜水器和无人遥控潜水器（包括有缆遥控潜水器、水底爬行潜水器、拖航潜水器、无缆潜水器）在海洋调查、海洋石油开发、救捞等方面发挥了较大的作用。

第三阶段：1985年，潜水器又进入一个新的发展时期。80年代以来，中国也开展了水下机器人的研究和开发，研制出“海人”1号（HR-1）水下机器人，成功地进行水下实行水下实验。

受益近海油气开发大周期，无人有缆遥控潜水器急速放量。就具体数量上说，无人遥控潜水器的发展非常迅速，从1953年第一艘无人遥控潜水器问世，到1974年的20年里，全世界共研制了20艘；1974年以后，由于海洋油气业的迅速发展，无人遥控潜水器也得到飞速发展，到1981年，无人遥控潜水器发展到了400余艘，其中90％以上是直接，或间接为海洋石油开采业服务的；1988年，无人遥控潜水器又得到长足发展，猛增到958艘，比1981年增加了110％，这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器，大约为800艘上下，其中420余艘是直接为海上池