深耕水下機器人，助推數字海洋經濟向“新”發展

張洪星 張舜 田逸寧

舟山遨拓正進一步利用大數據、5G等技術，結合系統ROV水下檢測技術、空間感知技術、數據采集分析技術和呈現技術，形成水下工程檢測智能化分析服務平臺

水下機器人（ROV），也稱無人遙控機器人，是一種作業于水下的極限作業機器人，因其可在高度危險環境、被污染環境以及零可見度等復雜水域代替人工進行長時間作業，而成為海洋開發的重要智能工具，水下機器人產業集群的發展也成為數字海洋產業向“新”發力的重要抓手。

因海而生、向海而興的浙江舟山，近年來將打造“數字海洋”品牌作為落實數字經濟創新提質“一號發展工程”的重要載體，涌現了一批涉及石化新材料、高端智能裝備制造、海洋電子信息等相關產業的優質企業，舟山遨拓海洋工程技術有限公司（下稱“舟山遨拓”）便是其中之一。

舟山遨拓坐落在中國（舟山）海洋科學城，近年來立足于深水工程裝備研制，從深海作業型水下機器人技術出發，研制生產了遨拓系列水下機器人工程應用系統，并創建了輻射長三角地區的綜合性水下機器人工程應用服務中心。2023年，由舟山遨拓研發生產的“水下機器人作業的可視化應用系統”成功入選浙江省2023年數字經濟創新提質“一號發展工程”優秀案例，為水下機器人產業核心技術的突破，乃至舟山數字海洋產業的發展貢獻了遨拓方案。

填補國內水下工程行業的技術空白

當前，虛擬現實技術已不斷應用于航空航天、船舶、汽車等領域的設計方案論證、生產制造、試驗、維護、訓練等各個環節。利用虛擬現實技術輔助水下機器人作業，提升ROV作業效率和作業安全，已成為深水作業未來發展的趨勢和必備的技術手段。

在國際上，利用虛擬現實技術開發載人潛水器、ROV等仿真系統或模擬器，主要用于方案設計仿真驗證和人員培訓領域，已形成體系化、制度化的知名水下工程公司有諸如Oceaneering International Inc.、Global Marine Subsea、Sonsub等，ROV供應商如SMD、TechnipFMC、Seaeye等，則均已通過開發或購置模擬器開展ROV的實操模擬培訓和作業任務規劃。

而在國內，大多為偏重于人員訓練的ROV模擬器，重點關注ROV作業流程培訓；在工程仿真領域，重點關注虛擬環境與真實環境的數據一致性。“目前國內尚沒有研發真正可用于方案預演與在線輔助操作方面的相關產品，對ROV作業進行事前與在線指導。”舟山遨拓相關負責人介紹道。

2018年，舟山遨拓參與國家重點研發項目“基于虛擬現實（VR）技術的ROV輔助作業系統研發與應用”，圍繞水下作業的可視化研究，開發了基于VR技術的ROV輔助作業系統，具備在線輔助操作與決策、作業方案預演、人員培訓等功能，填補了國內水下工程行業的技術空白。

比如，從作業人員技能提升、作業風險事前規避、施工在線決策支持等角度而言，可提供全方位的技術保障，在海底管道/電纜/光纜檢測、海底工程安裝與維修、海底樣本采集、水壩/水電站檢測等領域可廣泛應用。

“就拿最常見的兩大痛點來說，一是原先ROV作業方案大多基于經驗制定，缺乏科學的作業安全驗證手段；二是以往作業人員通過攝像機、聲吶等傳感器實時傳回的大多為視頻圖像數據，沒有建立三維的環境感知手段，難以完整地感知ROV水下作業狀態，作業存在巨大風險。通過ROV輔助作業系統不僅可提供科學的作業方案和手段，還可以提升作業安全水平和精準度。”

填補技術空白的背后，是舟山遨拓以技術創新為驅動，力破技術短板的布局。

具體來說，舟山遨拓的ROV輔助作業系統在技術端實現了四大創新——

一是 ROV作業運動實時仿真技術。基于該模型研發的ROV運動仿真與半實物仿真系統具備精準的操控反饋，可應用于海洋工程、海洋科考、 水利水電工程等典型領域的 ROV 作業仿真，避免潛在的事故風險。二是利用各類傳感器經過信息處理后，形成三維的作業數據庫，實現ROV運動和作業的目標識別。平均識別準確率達到85%以上。三是利用水下機器人作業的可視化應用系統，可協助水下機器人的輔助定位和導航。四是基于VR的水下機器人作業三維可視化輔助技術，首次實現了ROV 遠距離作業的“透明化”，可協助水下機器人操控人員在線感知ROV在作業場景的相對方 位，解決了水下能見度低、傳感器感知受限等現狀、難題。

推動上下游產業鏈協同發展

眼下，從西南某水電站，到位于祖國南疆的南海油田、南太平洋水域，舟山遨拓的ROV輔助作業系統已在多地開展實際工程應用，建立了基于實際工程數據的三維場景和作業目標模型數據庫，覆蓋了海工結構、水工結構和海底地形等作業目標模型。

“下一步我們將加快該系統的應用和開發迭代，增強水下機器人應用系統整體的競爭優勢。”

從技術創新到加快產業化進程，舟山遨拓瞄準的不僅是核心技術的突破，還有以技術創新為“支點”，“撬動”上下游產業鏈協同發展，服務國家海洋戰略的“一盤棋”。

“以技術紐帶和市場紐帶關聯其他科研單位和市場客戶，通過這樣的一種合作組合形式，能有效地帶動無人潛水器產品及工程應用產業鏈的高速發展。”而不管是對舟山遨拓，還是對其母公司上海遨拓來說，二者身處的長三角地區便是水下機器人產業協同發展的最佳“試驗田”。

立足長三角這個“大本營”，舟山遨拓的目標是“打造長三角區域水下資產全生命周期管理應用示范”。“長三角區域海洋生物醫藥、現代漁業、能源開發等行業積累了豐富的水下資產，是ROV輔助作業系統未來重點應用的領域之一，可應用于海洋工程、水利水電等多個領域，可快速復制推廣，推動該區域水下資產的智慧化檢測與管理。”

與此同時，舟山遨拓正進一步利用大數據、5G等技術，結合系統ROV水下檢測技術、空間感知技術、數據采集分析技術和呈現技術，形成水下工程檢測智能化分析服務平臺，為客戶提供海洋油氣開發、海底管線布設和維護、水下結構物的檢測/監測、水下施工和作業、水下救援等的全生命周期管理的決策支持，實現水下檢測分析、工程巡查、問題閉環跟蹤的智能化。

（作者單位：舟山遨拓海洋工程技術有限公司）