期待“海底大疆”從大連誕生

水下機器人正在下潛。

▶造型各異的水下機器人。

　　▲大部分水下機器人都會使用機械臂來抓取目標物。

　　本版圖片均由記者王韜飛 攝

參賽選手正在準備投放水下機器人。

抓取上來的扇貝。

潛水員下水安置定位“遍歷點”。

參賽選手對機器人進行調試。

參賽選手對機器人進行入水前檢查。

參賽選手全神貫注進行比賽。

　　2014年，時任大連理工大學軟體學院院長的羅鐘鉉與國家自然科學基金委的一位領導來到獐子島調研時，看到“海碰子”下海作業，聽聞這個特殊的行當會帶來不可逆轉的職業病傷害，他們在一起研究，能不能用機器人來替代這個工作呢？

　　這僅僅是一個想法，因為當時人工智能的概念還不火爆。這個樸素的初衷在兩年後得到實現，恰逢國家自然科學基金委大力推動水下機器人領域，特別是水下機器人環境感知與目標抓取的發展，資助了一個水下機器人相關的重點項目群。隨後的2017年，大連舉辦了第一屆水下機器人目標抓取大賽。

　　如今，這項重要的城市活動已經開展了三年，選手們的設備日臻成熟，現任大連理工大學校長助理的羅鐘鉉卻説：“這僅僅是一個開始，水下機器人的發展現狀就像當年的無人機起步初期，我們期待這個平臺能走出像‘海底大疆’一樣的民族品牌！”

　　真實的海底賽場，帶給選手巨大的現實挑戰

　　8月24日、25日的決賽現場，對於絕大多數戰隊來説，都是第一次在真實海域的實戰，相比較於以往的網箱操作，除了洋流、海草和礁石，還有各種操作上的意外。

　　有一支隊伍的機器人機械臂卡住了一隻扇貝，嘗試了幾次甩不掉，影響了後來抓取其他海産品的成績；還有一個機器人在自主抓取時，反復將眼前一隻扇貝“掃”進收集網筐都沒成功，參賽選手現場修改程式，指令機器人略掉這個目標，繼續抓取其他任務；還有一支隊伍抓取成功後，可能由於洋流的關係，機器人上岸了，戰利品卻在海底沒有取上來……

　　要説本次水下機器人目標抓取大賽的最大變化，便是機器人作業的領域由近岸海域網箱內升級到開放海域，在技術挑戰性上更接近真實海域水下複雜情況，比賽環境更接近實際作業場景。裁判們通過大螢幕觀看每一組選手的海底作業情況，對於這些失誤，他們反而覺得是好事兒。“沒有這些實踐，我們哪能知道機器人目前的真實發展水準？選手們哪能知道自己的薄弱點在哪？”“獐子島的海域很清，即使十米深的海底，選手們的視線仍舊不錯，這個海底環境是給水下機器人練手的最好嘗試。如果光在實驗室裏試驗，它們是經不起風浪的！”圍繞著今年的環境新變化對成績造成的影響，裁判專家們紛紛表示，他們有心理預期——“這恰恰表明瞭水下機器人正在向應用靠攏，我們期待著有一天它們能優秀地完成水下抓取、水下救援、水下勘探……雖然這一天還很遠，但實現這一切的前提是，水下機器人必須走到真實的環境裏接受鍛鍊！”國家自然科學基金委信息學部副主任李建軍説。

　　就像無人機一樣，水下機器人擁有宏大的發展前景

　　黨的十八大提出海洋強國戰略發展海洋經濟、海洋科研是推動我們強國戰略很重要的一個方面。從2017年開始，大連機器人抓取大賽上的探索更新從未停止，參賽設備從大到小，抓取從粗放到靈活，機械臂從硬質到軟體……“每一屆的進步都很大，尤其是今年，我們用實踐證明，真實海況和實驗室截然不同，挑戰確實非常巨大，恰恰這就是科學探索的魅力所在——有挑戰，更有吸引力!就像當年的無人機一樣，從航拍起步，做成了一個民族品牌。水下機器人正是面臨著這個關鍵發展階段，比如水下目標識別、水下定位、水下環境感知、水下多個機器人協同作業等，此外，我們目前對海洋的了解也不夠，海況感知也有限，但這恰好證明了水下機器人廣大的發展空間和未來的市場應用。”羅鐘鉉説。

　　作為本次大賽的承辦單位，大連理工大學積極呼籲建設一個水下機器人的研發平臺，打造穩定的水下機器人評測環境，既能推動産學研的合作，又能積極與市場應用相結合。而這背後的深意是，這個評測環境可以吸納更多的水下機器人研發團隊來到大連，像吸鐵石一樣，把行業最頂尖的人才吸引來這裡做實驗、做研究。這個聚集效應，大家踩著彼此的肩膀，互相借鑒組團發展，進行高端實驗的對話，這有利於大連建成為國內領先的水下機器人研發中心，期待能有“海底大疆”從這裡誕生。

　　未來的水下機器人能做什麼呢？“簡單舉個例子，比如海裏有一隻八爪魚只露出了一個爪，目前水下機器人只能識別完整的水下生物，只有靠人眼才能去辨別這是一個八爪魚。未來，水下機器人不光能夠識別，還能完成很多指令，甚至多個機器人群製作業，一起去捕撈，讓大海智慧起來。比如水下救援領域，不能光依靠潛水員，未來機器人可以像無人機那樣聯合作業，走到海底去完成一些人類不太容易完成的事情!”李建軍説。

　　水下機器人

　　還可用在這些領域

　　水中機器人作為機器人新形態的出現為人工智能的發展拓寬了領域，作為新的發展方向，其應用“大有可為”。近年來，隨著國家建設海洋強國戰略的深入開展，水下智慧機器人産品開始嶄露頭角，並在海洋漁業、海洋礦業、水下作業、環境保護和軍事等方面得到廣泛應用。如今，水下智慧機器人已開始為大眾所熟知，除可在水下移動探測之外，在搭載了如視覺、感知、人工智能和自動平衡等技術後，航速、下潛深度、拍攝畫面的清晰度等都有了極大的提升，已可滿足基本水下智慧操控的需求。

　　水下機器人可用在這些領域：

　　(1)安全搜救

　　1.可用於檢查大壩、橋墩上是否安裝爆炸物以及結構好壞情況；

　　2.遙控偵察、危險品靠近檢查；

　　3.水下基陣協助安裝/拆卸；

　　4.船側、船底走私物品檢測(公安、海關)；

　　5.水下目標觀察，廢墟、坍塌礦井搜救等；

　　6.搜尋水下證據(公安、海關)；

　　7.海上救助打撈、近海搜索；

　　(2)漁業養殖

　　1.深水網箱漁業養殖；

　　2.深海養殖區實時監測和捕撈作業；

　　(3)船舶河道海洋石油

　　1.船體檢修；水下錨、推進器、船底探查；

　　2.碼頭及碼頭樁基、橋梁、大壩水下部分檢查；

　　3.航道排障、港口作業；

　　4.鑽井平臺水下結構檢修、海洋石油工程；

　　(4)能源産業

　　1.核電站反應器檢查、管道檢查、異物探測和取出；

　　2.水電站船閘檢修；

　　3.水電大壩、水庫堤壩檢修(排沙洞口、攔污柵、泄水道檢修)；

　　(5)管道檢查

　　1.可用於市政飲用水系統中水罐、水管、水庫檢查；

　　2.排污/排澇管道、下水道檢查；

　　3.輸油管道檢查；

　　4.跨江、跨河管道檢查。

　　（實習生 曲肖穎 記者 曲琦）