大連海事大學(xué)研發(fā)團隊在進行水下機器人測試。照片由大連海事大學(xué)提供
地球表面70%都是海洋，但海洋環(huán)境非常惡劣，人類的認(rèn)知手段極其有限。水下機器人是探索海洋的重要裝備，在海洋觀測、勘探、水下極端環(huán)境作業(yè)中潛能巨大。尤其是深海打撈、海溝科學(xué)研究樣品取樣等工作，www.whsntf.cn，非它不可。
今年夏天，“水下機器人”在大連掀起了一輪又一輪熱點話題，KUKA機器人維修，吸引了社會各界聚焦。
8月26日、27日，由國際水中機器人聯(lián)盟、大連高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、大連海事大學(xué)聯(lián)合主辦的“2018國際水中機器人大會”在連舉行。水中競賽、專家論壇、產(chǎn)業(yè)對接、設(shè)備展示、人才招聘 ……往日神秘的水中機器人產(chǎn)業(yè)在公眾面前掀開了面紗。
9月1日至6日，由國家自然科學(xué)基金委、大連市人民政府主辦，大連理工大學(xué)、大連市科技局、大連高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、中科院沈陽自動化研究所、長�？h人民政府和大連海事大學(xué)共同承辦，獐子島集團股份有限公司協(xié)辦的2018“人工智能與水下機器人高峰論壇”暨“水下機器人目標(biāo)抓取大賽”舉行，全國優(yōu)秀水下機器人操控團隊角逐大連海洋牧場，針對現(xiàn)實生產(chǎn)的需求，實現(xiàn)水下精準(zhǔn)捕撈，開啟了我國人工智能領(lǐng)域里的一次創(chuàng)新應(yīng)用。
這些賽事、論壇，已成為展示水中機器人研發(fā)、制作和應(yīng)用成果的重要舞臺。對于大連搶抓海洋科技與人工智能融合發(fā)展的機遇，整合水中機器人領(lǐng)域各類資源，形成政產(chǎn)學(xué)研合作共贏的機制，實現(xiàn)高校創(chuàng)新成果與相關(guān)產(chǎn)業(yè)精準(zhǔn)對接，進而促進大連海洋經(jīng)濟海洋科技的發(fā)展具有重要的意義。
觀點碰撞，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，創(chuàng)新實踐……水下機器人研究在我市方興未艾，發(fā)展水下機器人產(chǎn)業(yè)，大連大有可為。
水下機器人研究 大連方興未艾
大連市具有發(fā)展水下機器人產(chǎn)業(yè)得天獨厚的地理優(yōu)勢。海岸線長度2211公里，占全國1/10，擁有得天獨厚的海洋漁業(yè)資源，大連海鮮已成為一張亮麗的名片，涌現(xiàn)出一批以獐子島集團為代表的著名企業(yè)。大連理工大學(xué)—立命館大學(xué)國際信息與軟件學(xué)院院長樊鑫表示，經(jīng)過多年發(fā)展，長海縣擁有世界上最大的海洋牧場，受海洋氣候影響，空氣溫和，晝夜溫差較小，無霜期長，達220天左右，適宜的環(huán)境有利于各類水下機器人試驗和評測。因此，抓住人工智能技術(shù)發(fā)展帶來的新機遇，促進人工智能與大連海洋經(jīng)濟的深度融合，推動技術(shù)創(chuàng)新與大連海洋經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)型，以水下機器人為代表的智能裝備與海洋“藍色糧倉”產(chǎn)業(yè)有機結(jié)合，將形成大連新的經(jīng)濟增長點。
除了地理優(yōu)勢，大連市在發(fā)展水下敏捷機器人方面也有著堅實的基礎(chǔ)，擁有包括大連理工大學(xué)、大連海事大學(xué)、大連海洋大學(xué)在內(nèi)的多所從事水下機器人研究的高校和科研機構(gòu)，從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)實踐，一步一個腳印，成果斐然。
2016年10月，國家自然基金委重點項目群“水下移動機器人環(huán)境感知與目標(biāo)抓取”現(xiàn)場啟動暨學(xué)術(shù)交流會在獐子島舉辦，規(guī)劃了未來幾年的水下敏捷機器人的發(fā)展藍圖。
2017年4月，大連理工大學(xué)與獐子島集團成立水下機器人聯(lián)合實驗室，圍繞水下機器人等海洋裝備自動化領(lǐng)域關(guān)鍵共性技術(shù)問題開展協(xié)同創(chuàng)新，并就企業(yè)技術(shù)需求、技術(shù)難題、產(chǎn)品研發(fā)等方面開展聯(lián)合攻關(guān)，表明了企業(yè)通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)同改進傳統(tǒng)作業(yè)方式的迫切需求。
2017年的獐子島“大雪”采捕時節(jié)，聯(lián)合實驗室的機器人就參與了獐子島海參的“冬捕”，圍繞真實近海環(huán)境下機器人在環(huán)境感知、水下觀測等環(huán)節(jié)進行實踐，一個個野生海參通過水下機器人采捕上岸。
2017年9月，大連理工大學(xué)和獐子島集團承辦的首屆“水下機器人目標(biāo)抓取大賽”在大連獐子島海域舉行，這是國際上首個真實近海環(huán)境下的智能機器人競賽，至今已舉辦兩屆，以大賽為紐帶，構(gòu)建面向重大需求真實環(huán)境下的科技競賽與測試平臺。大賽中，參賽選手在水下機器人目標(biāo)識別、定點抓取和自主抓取等競賽項目各顯身手，展開激烈角逐，克服了大風(fēng)洋流帶來的困難，實現(xiàn)了大賽的預(yù)期目標(biāo)。這是我國機器人領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)實踐，將科學(xué)研究成果同海洋牧場產(chǎn)業(yè)有機結(jié)合，針對該領(lǐng)域的核心科學(xué)問題、關(guān)鍵技術(shù)和前沿方向開展深入的探討與實踐，將成為大連城市轉(zhuǎn)型發(fā)展、振興發(fā)展的重要平臺和新動能、新引擎。
水下機器人的工作環(huán)境是不同的水域，水下狀況多變，對機器人的技術(shù)要求提出了更高的挑戰(zhàn)。水下機器人制造技術(shù)密集性高，主要包括仿真、智能控制、水下目標(biāo)探測與識別、水下定位、通信、能源系統(tǒng)等技術(shù)。為推動我國水下機器人技術(shù)進步和海洋事業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)海洋強國夢助力，大連海事大學(xué)全面落實創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，不斷加強對水下機器人領(lǐng)域的探索和研究。大連海事大學(xué)教授梁霄介紹說，目前，工業(yè)機器人維修，大連海事大學(xué)主要針對水下機器人水動力性能、運動控制及動力定位問題開展相關(guān)研究，如單個水下機器人魯棒控制研究、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制研究、多水下機器人編隊控制研究等，并在欠驅(qū)動水下機器人運動控制和協(xié)同控制問題進行了深入研究，分別實現(xiàn)了單水下機器人航跡跟蹤控制和多水下機器人編隊控制。“針對大連市水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的研究，水下機器人為檢查水質(zhì)溫度、鹽度、PH值、溶解氧以及捕捉魚類、海參提供了便利。水下機器人將視頻和水質(zhì)數(shù)據(jù)通過智能終端，傳遞給陸地中控室，再由中控室發(fā)送到用戶的終端；用戶通過終端觀看視頻及水質(zhì)參數(shù)，根據(jù)養(yǎng)殖需求發(fā)送增氧、投餌等指令，實現(xiàn)對養(yǎng)殖水域的遠(yuǎn)程全方面監(jiān)控及全程自動化。”
建議：聚集資源 推動大連成為全國水下機器人研發(fā)中心
水下機器人因工作環(huán)境的不同，其研發(fā)技術(shù)要求更高。我國海岸線長，水下工作機會較多，但水下工作的危險性較高，特別是在深海領(lǐng)域。隨著水下機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，功能的不斷完善，其替代人類下水作業(yè)可行性越來越高，市場需求將不斷增大，未來發(fā)展前景廣闊。