期待“海底大疆”从大连诞生

水下机器人正在下潜。

▶造型各异的水下机器人。

　　▲大部分水下机器人都会使用机械臂来抓取目标物。

　　本版图片均由记者王韬飞 摄

参赛选手正在准备投放水下机器人。

抓取上来的扇贝。

潜水员下水安置定位“遍历点”。

参赛选手对机器人进行调试。

参赛选手对机器人进行入水前检查。

参赛选手全神贯注进行比赛。

　　2014年，时任大连理工大学软件学院院长的罗钟铉与国家自然科学基金委的一位领导来到獐子岛调研时，看到“海碰子”下海作业，听闻这个特殊的行当会带来不可逆转的职业病伤害，他们在一起研究，能不能用机器人来替代这个工作呢？

　　这仅仅是一个想法，因为当时人工智能的概念还不火爆。这个朴素的初衷在两年后得到实现，恰逢国家自然科学基金委大力推动水下机器人领域，特别是水下机器人环境感知与目标抓取的发展，资助了一个水下机器人相关的重点项目群。随后的2017年，大连举办了第一届水下机器人目标抓取大赛。

　　如今，这项重要的城市活动已经开展了三年，选手们的设备日臻成熟，现任大连理工大学校长助理的罗钟铉却说：“这仅仅是一个开始，水下机器人的发展现状就像当年的无人机起步初期，我们期待这个平台能走出像‘海底大疆’一样的民族品牌！”

　　真实的海底赛场，带给选手巨大的现实挑战

　　8月24日、25日的决赛现场，对于绝大多数战队来说，都是第一次在真实海域的实战，相比较于以往的网箱操作，除了洋流、海草和礁石，还有各种操作上的意外。

　　有一支队伍的机器人机械臂卡住了一只扇贝，尝试了几次甩不掉，影响了后来抓取其他海产品的成绩；还有一个机器人在自主抓取时，反复将眼前一只扇贝“扫”进收集网筐都没成功，参赛选手现场修改程序，指令机器人略掉这个目标，继续抓取其他任务；还有一支队伍抓取成功后，可能由于洋流的关系，机器人上岸了，战利品却在海底没有取上来……

　　要说本次水下机器人目标抓取大赛的最大变化，便是机器人作业的领域由近岸海域网箱内升级到开放海域，在技术挑战性上更接近真实海域水下复杂情况，比赛环境更接近实际作业场景。裁判们通过大屏幕观看每一组选手的海底作业情况，对于这些失误，他们反而觉得是好事儿。“没有这些实践，我们哪能知道机器人目前的真实发展水平？选手们哪能知道自己的薄弱点在哪？”“獐子岛的海域很清，即使十米深的海底，选手们的视线仍旧不错，这个海底环境是给水下机器人练手的最好尝试。如果光在实验室里试验，它们是经不起风浪的！”围绕着今年的环境新变化对成绩造成的影响，裁判专家们纷纷表示，他们有心理预期——“这恰恰表明了水下机器人正在向应用靠拢，我们期待着有一天它们能优秀地完成水下抓取、水下救援、水下勘探……虽然这一天还很远，但实现这一切的前提是，水下机器人必须走到真实的环境里接受锻炼！”国家自然科学基金委信息学部副主任李建军说。

　　就像无人机一样，水下机器人拥有宏大的发展前景

　　党的十八大提出海洋强国战略发展海洋经济、海洋科研是推动我们强国战略很重要的一个方面。从2017年开始，大连机器人抓取大赛上的探索更新从未停止，参赛设备从大到小，抓取从粗放到灵活，机械臂从硬质到软体……“每一届的进步都很大，尤其是今年，我们用实践证明，真实海况和实验室截然不同，挑战确实非常巨大，恰恰这就是科学探索的魅力所在——有挑战，更有吸引力!就像当年的无人机一样，从航拍起步，做成了一个民族品牌。水下机器人正是面临着这个关键发展阶段，比如水下目标识别、水下定位、水下环境感知、水下多个机器人协同作业等，此外，我们目前对海洋的了解也不够，海况感知也有限，但这恰好证明了水下机器人广大的发展空间和未来的市场应用。”罗钟铉说。

　　作为本次大赛的承办单位，大连理工大学积极呼吁建设一个水下机器人的研发平台，打造稳定的水下机器人评测环境，既能推动产学研的合作，又能积极与市场应用相结合。而这背后的深意是，这个评测环境可以吸纳更多的水下机器人研发团队来到大连，像吸铁石一样，把行业最顶尖的人才吸引来这里做实验、做研究。这个聚集效应，大家踩着彼此的肩膀，互相借鉴组团发展，进行高端实验的对话，这有利于大连建成为国内领先的水下机器人研发中心，期待能有“海底大疆”从这里诞生。

　　未来的水下机器人能做什么呢？“简单举个例子，比如海里有一只八爪鱼只露出了一个爪，目前水下机器人只能识别完整的水下生物，只有靠人眼才能去辨别这是一个八爪鱼。未来，水下机器人不光能够识别，还能完成很多指令，甚至多个机器人群制作业，一起去捕捞，让大海智能起来。比如水下救援领域，不能光依靠潜水员，未来机器人可以像无人机那样联合作业，走到海底去完成一些人类不太容易完成的事情!”李建军说。

　　水下机器人

　　还可用在这些领域

　　水中机器人作为机器人新形态的出现为人工智能的发展拓宽了领域，作为新的发展方向，其应用“大有可为”。近年来，随着国家建设海洋强国战略的深入开展，水下智能机器人产品开始崭露头角，并在海洋渔业、海洋矿业、水下作业、环境保护和军事等方面得到广泛应用。如今，水下智能机器人已开始为大众所熟知，除可在水下移动探测之外，在搭载了如视觉、感知、人工智能和自动平衡等技术后，航速、下潜深度、拍摄画面的清晰度等都有了极大的提升，已可满足基本水下智能操控的需求。

　　水下机器人可用在这些领域：

　　(1)安全搜救

　　1.可用于检查大坝、桥墩上是否安装爆炸物以及结构好坏情况；

　　2.遥控侦察、危险品靠近检查；

　　3.水下基阵协助安装/拆卸；

　　4.船侧、船底走私物品检测(公安、海关)；

　　5.水下目标观察，废墟、坍塌矿井搜救等；

　　6.搜寻水下证据(公安、海关)；

　　7.海上救助打捞、近海搜索；

　　(2)渔业养殖

　　1.深水网箱渔业养殖；

　　2.深海养殖区实时监测和捕捞作业；

　　(3)船舶河道海洋石油

　　1.船体检修；水下锚、推进器、船底探查；

　　2.码头及码头桩基、桥梁、大坝水下部分检查；

　　3.航道排障、港口作业；

　　4.钻井平台水下结构检修、海洋石油工程；

　　(4)能源产业

　　1.核电站反应器检查、管道检查、异物探测和取出；

　　2.水电站船闸检修；

　　3.水电大坝、水库堤坝检修(排沙洞口、拦污栅、泄水道检修)；

　　(5)管道检查

　　1.可用于市政饮用水系统中水罐、水管、水库检查；

　　2.排污/排涝管道、下水道检查；

　　3.输油管道检查；

　　4.跨江、跨河管道检查。

　　（实习生 曲肖颖 记者 曲琦）