中國科學院瀋陽自動化研究所所長：自主水下機器人的發展
新浪科技訊 10月22日消息，2016世界機器人論壇昨日開始舉行，大會邀請國內外機器人領域知名學者、專家圍繞「共創共享共贏，開啟智能時代」這一主題進行交流研討。中國科學院瀋陽自動化研究所所長於海斌先生以《自主水下機器人的發展》為題發言，他表示，無人的水下系統將替代有人的系統，也是一個大的發展趨勢，更是探索和開發海洋的利器。
以下為演講實錄：
各位同仁，今天我會向大家介紹海洋開發和海洋探測走向深海必需的裝備，就是自主水下機器人方面的工作。我的報告分為三個部分的內容：首先介紹一下中國要建設成為一個海洋強國的話必須走向深海，然後是自主水下機器人的發展趨勢和現狀，最後是中國水下機器人發展的具體情況。
海洋是非常重要的，我們國家十八大提出要建設一個海洋強國，習總書記也多次強調建設一個海洋強國的要求。不知道大家注意到沒有，平時我們打交道大部分都是在陸地上，可是海洋佔到整個地球面積的百分之七十一，從資源的角度也是非常豐富，包括礦產資源和能源等等。但同時這是非常困難的一件事，因為海洋資源處於非常極端的環境，所以給我們帶來了很多困難。國際經濟開發署看到了我們對資源有100Billion，分布的這些資源大部分都是深海當中，中間的是一個最大的生態系統，基因、蛋白和新的化合物都在裡面，沒有很好地發掘和發現，而且占的比例又非常高。海洋也在運輸方面發揮了很大作用，風能和能源分布都有很多，但如何去開發它是一個巨大的問題。海洋石油的開發越來越走向深海，現在已經到了三千米深的地方。
除了船舶和海石油鑽井平台，很重要的就是水下自主機器人，這個需求還是非常大的。中國要走向深海的話有一個不可迴避的選擇，這個噴口周邊有很多豐富的生物資源和基因資源，海溝裡面還有很多情況我們也都不了解。為此國際上放了很多浮標，但是這些浮標基本上都是不動的狀態，所以分布起來還是很困難的。水下自主機器人會發揮很多作用，我講一講國際上的發展情況。水下機器人的分類很多，一種就是有人操控機器人HOA，另一種就是人不操控，但是地面上可以遙控的ROA，還有自主自製下去自己幹活的AOA。機器人有些標誌性的東西，其實1964年美國的奧爾良號就下潛到了六千五百米，1966年無人遙控的又誕生了，到了1995年日本海溝號機器人也誕生了，下潛到了一萬一千米。無人自主的從美國六千年的三千米到法國的六千米，再到2001年就變成了這樣的情況。
這種發展應該是有一個次序的，有人操作從技術上講還是比較容易實現的，那麼未來是什麼？水下要實現很多工作是非常困難的，物理條件落後於地面對機器人工程化的程度，那麼談智能可能會更加遙遠一些。ROA現在已經工程化了，產業規模也相對穩定，發揮了很大的作用，這些標誌性的ROA也都在這個裡面發揮作用，六千米深的有很多。AOA應該是一個新興的領域，最近的五年左右AOA做的也比較多了，但是畢竟沒有形成產業，個性化的比較多一點。這次馬航事件的時候下去找殘骸，看來海洋還是太大了，我們人類能力還是有限。
剛才講了ROA和AOA，新概念的水下機器人層出不窮，有點像現在我們講服務機器人各式各樣，但是並沒有形成量和發揮巨大作用的狀態。技術方面水下機器人涉及的領域比陸上機器人更複雜一些，涉及到海洋環境、機械技術和海洋工程，軟體和硬體都比較複雜。可以看到主要研發機構都是一些海洋大國，也是經濟技術比較發達的國家，都在做這樣的一些事情。總體來看，中國水下機器人的開發落後國外三十年左右，國外已經走了七十年的歷程，我們是從1970年開始，現在瀋陽自動化所的工作在這些方面基本完成了七十年走的過程，但是還有很多差距。中國是從1986年有可以下海的機器人產出了，我們是七十年代末開始做，1986年就已經有了成型的機器人，一直到現在二者的結合。中國主要的研發團隊也都在沿海這一段相對比較多，但是內陸有些大學和研究所也在做這樣的一些工作。
應該說中國的研發工作首先是從瀋陽自動化所的首席科學家開始，七十年代末開始一直到現在都在做這樣的一些工作。早期的實驗床一直到2013年四千五百米的潛龍二號，六千米的在2012年就已經實現工程化了，AOA最近的進步還是比較大的，7月29日下到一萬米的馬里納海溝。中國起步階段還是自主研發的，但是做的東西今天差距還是比較大，所以從1985年就可以下海做一些基本的實驗，但是海洋一號確實是中國水下機器人發展標誌性的一個東西。後來我們開始走到國際合作的階段，最標誌性的有三台設備，左邊的是跟美國Parel合作的，最早是三百米的ROA用於救援的工作，然後是和俄羅斯合作的C201水下機器人。通過這些合作，我們逐漸掌握了工程技術，也走到了一個相對自主發展的階段。
我們的發展從縱的寬度、淺的深度達到了一萬一千米，因為海洋實在是太大了，我們現在可以做到一千公里的滑翔機，所以整體來看進步很大，但是並沒有把所有的輔系都填滿。這麼多機器人還是在定製化的階段，主要還是工程需求，並沒有形成產業的跡象。這是各種機器人的圖譜，AOA的潛龍一號是中間橫的，科技考察的就是探索號。
這是我們可操作的救援ROA，它的深度是一千米，下面可以看到的是蛟龍號，蛟龍號是702所牽頭做的。蛟龍號是在下放回收的時候，水底下沒有辦法知道情況，因為能見度很差，蛟龍號下去可以看到外面的東西，誰也沒有在水底下看到蛟龍號是什麼樣。這是龍珠看蛟龍號，第一次看到這麼深的蛟龍號的圖像。我再介紹一個比較重要的工作就是潛龍一號六千米，2013年大概可以長時間在海底做地形地貌的調查，我們做了很多攝像和探討淺深的探索，所以要做海洋這件事是相當有難度的，走起來挺好玩，但是做起來還是相當有難度的，回收也是相當的有困難，所以有些工作做起來比較原始。
現在我們做的滑翔機是探索一百到探索一千，最近七千米的滑翔機也已經跑了一千公里。部件上也要國產化，這是一個機械手，就是在發現號的ROA上已經開始試用了，就是水下抓取的情況，需要做密封和水動力的抵銷，現在我們也可以用自己研發的機械手做這樣的一些工作。這個需要兩到三個小時能夠下潛到萬米，得到了那個存留的數據和水團空間分布梯度情況，這個對科學家認識深淵的特點還是非常有意義的一件事情。
剛才講的是幾個代表性的工作，未來的水下機器人發展方向從有人到無人，我們認為未來是自製，並沒有提太多的智能。個人認為，水下機器人研發要比陸地的研發難度大得多，因為環境太惡劣了，所以對工程化進度要比水面的落後一些。現在航天裡面的空間需求就變得很大，其實水下的資源有這麼多，也需要我們有很多的裝備去做，所以從這個角度發展潛力是巨大的。我們認為難度主要體現在極端環境下的應對，包括能源系統、通信系統、基礎設施都變得很困難，探測的能力就更不用說了。我們每年百分之二十幾的增長還是比較快的，海洋科學的研究ROA也好、AOA也好，科技發表的論文數也在增長，所以從這個角度來說需求也在不斷增長。未來是混合型的網路化怎麼做，南北極的極端環境下怎麼做，獨立自主操作的能力和高度的智能性，我們把它放到了最頂層。
總之，無人的水下系統將替代有人的系統，也是一個大的發展趨勢，更是探索和開發海洋的利器。
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