水下机器人借力全国大赛迭代升级

（来源：辽宁日报）

转自：辽宁日报

本报记者 曲琦

大连星海湾大桥下，海阔浪高，全国水下机器人大赛正在进行。来自大连理工大学的水下机器人战队“赤甲红”用了半个小时捕捞了17个海产品。去年大赛上，他们的成绩是44只扇贝和4只海螺。“受风浪影响，今天的海底水质有些浑浊，限制了发挥。”队员张万辉说。

作为国内级别最高、最具实战属性的水下机器人专项赛事，全国水下机器人大赛自2017年年底落地大连以来，已连续举办了十届。从机械臂到灵巧手，从简单捕捞到智能抓取，从单一作业到机器人集群……在技术、算法、装备的不断迭代升级中，一个水下新世界呈现在世人面前。

用机器人替代“海碰子”

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工作人员到獐子岛调研时，看到“海碰子”下海作业。听闻这个特殊行当会带来不可逆转的职业病伤害后，他们在一起研究，能不能用机器人替代这个工作。

两年后，机遇到来。国家自然科学基金委重点扶持水下机器人环境感知与目标抓取方向，设立重点项目群，使得这一构想得以落地。2017年，首届全国水下机器人目标抓取大赛在大连开赛，北大、中科院自动化所、中国海洋大学等16支队伍同台竞技，所有参赛队一共抓取了134枚海产品。

在海底捞取海鲜，远比陆地机器人作业艰难。大连理工大学软件学院博士生孟冠辰介绍，海水浑浊、洋流多变、水下无光、信号衰减，给感知、定位、通信、作业带来重重困难。高性能水下机器人需要融合水下视觉感知、智能识别、运动控制、水下通信、机械作业、导航定位等核心技术，属于多学科交叉高端装备。

十年大赛，是水下机器人的“海上训练场”。如今的水下机器人，不只能捕捞海产品，还具备海洋监测、水下排查、应急救援能力。机器人搭载摄像头与声呐设备，可在黑暗浑浊的海底实现“透视”；应急搜救时，依靠声呐远距离搜寻目标，再用可见光复核画面，实时回传数据，支撑岸上指挥研判。

各参赛战队的技术路线百花齐放：OurEDA队机器人仅重12公斤，可下潜百米，机械爪兼顾捕捞与海底监测；金陵飞碟队的碟式机器人六推进器全向驱动，抗水流干扰、转向灵活；GUET一队的仿生爪钳夹持力强劲；DragonLeap队可进行长距离水下通信，机械臂支持人机交互控制……

赛事赛道也随产业需求持续扩容：2020年，开启“线下实战+线上算法”双赛道；2021年，水声定位、5G一体化传输落地；2023年，迎来国际队伍参赛，“观测+探测”一体化成为考核重点；2024年，新增水下无线通信赛道，攻坚行业“卡脖子”难题；2025年，增设产业需求赛道，打通赛事成果与产业应用通道。

产学研共解海洋牧场难题

去年8月，智慧海洋信息科技公共创新平台在大连揭牌。平台由大连海事大学、獐子岛海洋发展集团牵头，联合省内多家科研中心、实验室与装备企业共建，整合十年大赛沉淀的技术、人才、海况数据和企业需求，打造开放共享、产学研用一体化创新载体。

目前，我省海洋牧场示范区已超千万亩级规模，而黄渤海作为我国最大的浅海养殖与海珍品产区，近浅海养殖、捕捞与管护海域体量更为可观。“平台成立以来，几乎每周都有企业前来咨询新一代水下机器人产品的落地时间。”大连海发智能装备有限公司副总经理徐旭说。

平台实验室内，代号“猫鲨”的新一代水下机器人在23米长训练水池中穿梭，潜入水底，稳稳夹起扇贝，存入储物舱。不久后，它将奔赴海参秋捕海域，和“海碰子”同台作业。

研发跟着养殖户需求走。据大连海事大学水下机器人团队的刘安良介绍，和海洋牧场沟通后，团队了解到，养殖户最看重单次下潜捕捞量，于是将机器人的储物筐海参荷载从10公斤提升至50公斤，同步改造动力单元与整体结构。针对装备笨重、线缆易被洋流漂移等痛点，平台今年研发了船载一体机器人，实现了机器人与缆线全自动收放，整机仅需一人操作，一改过去三四人搬运一台设备的局面。

搭建水下机器人产业底座

不只海洋捕捞领域，大连理工大学水下机器人还落地城市供水保障，完成了碧流河供水管道探测，实现在不断水条件下检测管道缺陷。本届大赛上，团队发布“北溟灵枢·海洋具身智能云脑工场”：机器人每次下潜采集海况数据，通过水下光通信回传云端，清洗数据、优化模型、仿真验证后，再将升级算法下发至装备，实现“数据浮上来，智能沉下去”，每一次下潜都持续迭代机器人能力。

一批装备从实验室走向海洋牧场，实现产业化。大连海事大学“海鸥”系列水下机器人历经十代迭代，全部在獐子岛海洋牧场完成海试验证，达到产业级水准。“海鸥Ⅰ号”参与东北首条630平方毫米海缆敷设水下监理；“海鸥Ⅱ号”服务钻井平台巡检；北极科考、坝体缺陷检测型号已交付央企院所。面向海洋牧场的零浮力捕捞机器人“海鹰”系列已在獐子岛进行常态化作业，机械臂平均4秒完成一次抓取，最大作业水深达100米。“高校侧重单点技术突破，再考虑成本工艺；我们的产学研模式，是一起下到真实海洋里解决实际问题。”徐旭说。

在位于大连海洋大学的大连市智慧渔业重点实验室，水下机器人正在“扫海”——实时识别海底的鱼群和海参等养殖生物并测算重量。养殖户不需要下水，在岸上就能看到海底正在发生什么。学校结合工厂化养殖、围堰养殖、网箱养殖、底播养殖等真实水产养殖场景的实际需要，开发出海参盘点无人船、履带式投喂机器人、鱼苗计数器、鱼类识别称重器等硬件，迭代4代水下机器人、4代无人船与无人机巡检系统，配套开发多模态养殖病害防治知识图谱和大模型，多款设备已投入企业现场使用。

十年大赛，累计孵化专利150余项，数十项成果落地转化，在黄渤海近浅海搭建起水下机器人产业底座，实现三大开放：数据开放，省海底环境科学数据中心脱敏海况数据集向团队、中小企业开放；中试开放，渔业智能机器人中试基地承接样机海试与量产验证；场景开放，獐子岛牧场、星海湾海域、海底线缆巡检三大真实场景持续发布企业命题。

“我们追求的不只是赛场拿奖，而是到‘十五五’末，在大连培育出中国的‘浅海大疆’，推动辽宁近浅海机器人装备率翻番。”省水下机器人工程研究中心主任付先平说。