歷經(jīng)30年，仍未解決通訊難題，水下機器人是虛假繁榮嗎？
不像在陸地上通訊網(wǎng)絡(luò)四通八達，目前水下信號傳輸基本還是空白。盡管現(xiàn)在也有人在做水下通訊網(wǎng)絡(luò)的搭建，機器人維修，但總的來講難度很大，進展也不順暢。
近年來，我國機器人產(chǎn)業(yè)一片欣欣向榮。
2017年，預(yù)計我國機器人市場規(guī)模將達到62.8億美元，2012-2017年的平均增長率達到28%。其中，工業(yè)機器人42.2億美元，服務(wù)機器人13.2億美元，特種機器人7.4億美元。
不過，在這些漂亮的數(shù)據(jù)背后，隱藏的卻是很多難以言說的缺陷和不足，有些甚至已經(jīng)逐漸成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的心腹大患。
對此，中國工程院院士封錫盛有著清醒的認識。
封錫盛院士我國最早從事水下機器人研究的專家之一，曾經(jīng)擔任我國第一臺有纜遙控水下機器人海人一號電控系統(tǒng)負責人、我國第一臺無纜自治水下機器人探索者號的總設(shè)計師、CR-016000米自治水下機器人項目副總設(shè)計師、CR-01自治水下機器人工程化項目的總設(shè)計師和CR-026000米自治水下機器人總設(shè)計師。
關(guān)鍵零部件、材料技術(shù)、人機交互等是最大短板
關(guān)于機器人產(chǎn)業(yè)的分類，國內(nèi)一直沒有統(tǒng)一的說法。目前主流的觀點認為，以其應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)為區(qū)分標準，機器人可以分為工業(yè)機器人、服務(wù)機器人和特種機器人。
在眾多的分類中，大多都把水下機器人歸到特種機器人的分類中。本文亦循此法。
從整體情況來看，我國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還是比較快的，其中尤其是工業(yè)機器人領(lǐng)域。目前我國工業(yè)機器人約占全球市場份額30%以上，是全球第一大工業(yè)機器人應(yīng)用市場。這主要得益于我國的工業(yè)化速度和經(jīng)濟發(fā)展帶來的制造業(yè)蓬勃發(fā)展和對工業(yè)機器人需求的增加，密切相關(guān)。未來，我國工業(yè)機器人的市場前景還是非常廣闊的。
可是，畢竟我我國在這一領(lǐng)域的發(fā)展時間相對較短，所以我們的基礎(chǔ)還是比較薄弱，尤其是國外發(fā)達國家如德國、美國、日本等相比，優(yōu)勢并不明顯。
在關(guān)鍵零部件（如減速器、伺服電機、控制器等）、傳感器、材料技術(shù)、人機交互等方面，我們與國外的差距比較大。在今后的發(fā)展中，以上領(lǐng)域也應(yīng)該是我們要著重發(fā)力的。封錫盛院士說道。
在全球工業(yè)機器人的成本構(gòu)成中，35％左右是減速器，20％左右是伺服電機，15％左右是控制器，機械加工本體只占15％左右，機器人維修，其他的部分主要就是應(yīng)用。
僅從成本占比最大的減速器來看，世界75％的精密減速器市場被日本的哈默納科和納博特斯克占領(lǐng)，其中納博特斯克生產(chǎn)RV減速器，約占60％的份額，哈默納科生產(chǎn)諧波減速器，約占15％的份額。
搭建水下通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)，是整個行業(yè)的最大難題
水下環(huán)境和水上的環(huán)境是大不相同的。
陸地上有互聯(lián)網(wǎng)、GPS等等，通訊十分便利，信號傳輸也非常的通暢。但是這些因素，在水下都完全不具備。目前最為便捷的電磁波通訊，在水下的折射和傳輸衰減損耗非常之大。
一、水平前進的地表波折射圖
圖中所示，設(shè)E1，H1為空氣中電場、磁場分量，E2、H2為水中電場、磁場分量。
二、垂直極化波折射圖
圖中所示，E1、H1表示入射波的電磁場強度，E2、H2表示反射波的電磁場強度，E3、H3表示折射波電磁場強度。
三、水平極化波折射圖
由上可知，由于電磁波在水下的折射和損耗，所以在目前大多數(shù)水下機器人選擇的通訊手段就是靠聲波。
不過，聲波也同樣有著明顯的弊端。
聲波的傳播速度慢得多，在水下也就每秒1500米左右，遠遠趕不上接近于光速的電磁波。
因為這個原因，所以水下機器人在水下的通訊就成了第一大難題。不像在陸地上很容易很方便就可以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，而且?guī)捄艽螅壳八碌膫鬏斁W(wǎng)絡(luò)都還是個空白。
盡管現(xiàn)在也有人在做水下通訊網(wǎng)絡(luò)的搭建，但總的來講，難度很大，進展也不順暢。這種情況之下，要想研究水下世界，或是在水下開展工作，怎么辦呢？
有兩個辦法。
一個辦法是給機器人裝一根電纜線。有了這根線纜，就可以實現(xiàn)水下的通信、視頻傳輸。但是線纜長度是最大的障礙，畢竟不可能無限長，同時線纜越長也會越影響機器人的機動性和靈活性。
所以，這種有線的機器人只適合在有限、固定的范圍內(nèi)使用。這種，我們稱之為遙控型，就是通過電纜來遙控的水下機器人。
另外一種就是無線的自主型水下機器人，即去掉線纜，也不依賴于通信。顯然，這樣做的好處是可以讓機器人走得更遠、更自由。
因為這種是自主型水下機器人，它在作業(yè)過程中要完全依賴于機載的智能設(shè)備，所以它的完美程度幾乎完全需要依靠其智能化水平的高低。
當然，目前各種人工智能技術(shù)都在進步，而每一個技術(shù)總是能找到應(yīng)用空間。因此，盡管目前自主水下機器人的自主能力不高，但它仍然有著自己的用武之地，而且將來的技術(shù)和自主化、智能化水平也會逐漸提高，屆時就會在更多的領(lǐng)域發(fā)揮作用。
比如像在大規(guī)模的海洋探測和搜救方面，水下機器人的作用將會變得越來越大。
一個實際的例子就是，馬航370失事之后的殘骸搜索。這其中，美國的藍鰭金槍魚（美國最先進的軍用水下機器人）因為參與了搜救的行動而被公眾所熟知。它就是一款自主的水下機器人。
目前，在水下主要靠聲波。其他的像電磁波、超長波也偶爾會用到，但是也都是在有限的信道范圍之內(nèi)，傳送的波特率非常之低。
另外，就是會用到激光，主要是藍綠激光。它可以穿透一定的水深，但是能達到的深度也就只有80-100米這個范圍，再深就不行了。
所以綜合來看，目前水下機器人的通信還是主要靠聲波來完成，靠各種聲納設(shè)備來做信號傳輸。
加快技術(shù)落地，需要院校、公司和社會一起努力
這個問題比較大，牽涉到了很多方面的事情，這也是我們國家一個比較大的課題和難題：技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化率始終不高。
我們不可能做到所有的科研成果全部都轉(zhuǎn)化，無論是國內(nèi)，還是國外。
這個有各個方面的原因。首先我們要看技術(shù)成果本身是不是達到了可以轉(zhuǎn)化的程度，其次是技術(shù)轉(zhuǎn)化也需要有一個中間的推動介質(zhì)。
一個在實驗室里完成的技術(shù)成果，并不等同于商業(yè)化的產(chǎn)品。從成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，中間需要有人力物力財力的投入、市場化技術(shù)的二次開發(fā)，而這些目前正是國內(nèi)水下機器人產(chǎn)業(yè)的軟肋和薄弱環(huán)節(jié)。
機器人這個產(chǎn)業(yè)在我國還算是個新興的產(chǎn)業(yè)，而我們的很多企業(yè)都還很年輕，技術(shù)基礎(chǔ)和人才準備不足，對技術(shù)成果的接受和轉(zhuǎn)化方面還非常吃力。
這就需要一定的時間，并要求產(chǎn)學研各方面一起努力，消除各種不利的因素。
作為科研單位，要在課題選擇上多向市場靠攏，充分考慮將來技術(shù)成果的市場化前景，跟市場銜接；我們的企業(yè)也要不斷壯大自己的技術(shù)實力，以增強接受技術(shù)并轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的能力。
最后一個重要的方面就是，在從實驗室技術(shù)成果到商業(yè)化產(chǎn)品的過程中，需要社會的大力支持，如金融、投資機構(gòu)、政策等方方面面。
現(xiàn)在有越來越多的金融和投資機構(gòu)在關(guān)注機器人領(lǐng)域，我覺得是一個很可喜的現(xiàn)象。
未來，家庭娛樂將是水下機器人下一個發(fā)力方向
2016年，工業(yè)機器人維修，我國特種機器人市場規(guī)模達到6.3億美元，增速達到16.7%。2017年，預(yù)計特種機器人市場規(guī)模為7.4億美元。到2020年，特種機器人的國內(nèi)市場需求有望達到12.4億美元。
從大的方面來說，軍事是一個很典型的領(lǐng)域，這個在國外也是用的比較多的一個領(lǐng)域。而民用的水下機器人大體上有以下幾個領(lǐng)域：海洋能源，海洋石油、天然氣的探測開發(fā)，這也是水下機器人得以廣泛使用的重要行業(yè)；
其他的像海底通訊，海底電纜、管線的鋪設(shè)和維修，還有海上救助、沉物打撈等等。另外就是海洋科學研究方面。
以上就是水下機器人目前最為主要的應(yīng)用領(lǐng)域。