水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。

无人遥控潜水器主要有：有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆遥控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。

典型的遥控潜水器是由水面设备(包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等)和水下设备(包括中继器和潜水器本体)组成。潜水器本体在水下靠推进器运动，本体上装有观测设备(摄像机、照相机、照明灯等)和作业设备(机械手、切割器、清洗器等)。

潜水器的水下运动和作业，是由操作员在水面母舰上控制和监视。靠电缆向本体提供动力和交换信息。中继器可减少电缆对本体运动的干扰。新型潜水器从简单的遥控式向监控式发展，即由母舰计算机和潜水器本体计算机实行递阶控制，它能对观测信息进行加工，建立环境和内部状态模型。操作人员通过人机交互系统以面向过程的抽象符号或语言下达命令，并接受经计算机加工处理的信息，对潜水器的运行和动作过程进行监视并排除故障。开始研制智能水下机器人系统。操作人员仅下达总任务，机器人就能根据识别和分析环境，自动规划行动、回避障碍、自主地完成指定任务。

无人有缆潜水器的发展趋势有以下优点：一是水深普遍在6000米;二是操纵控制系统多采用大容量计算机，实施处理资料和进行数字控制;三是潜水器上的机械手采用多功能力反馈监控系统：四是增加推进器的数量与功率，以提高其顶流作业的能力和操纵性能。此外，还特别注意潜水器的小型化和提高其观察能力。

第一节 国际水下机器人设备市场分析

一、国际市场现状及发展趋势

从全球范围来看，美国与日本在水下机器人领域最具竞争优势。近年来，随着科技的进步和发展，涉及水下机器人的能源提供、精准定位、零可见度导航、高强轻质材料等技术的研究都取得了不同程度的突破，加上市场需求的增加，美日两国的水下机器人产业化也得到迅速推进，其产业化水平远远高于我国。由于科研机构产业化动力不足及企业进入门槛相对较高等原因，我国水下机器人产业化多年来进展缓慢，但近几年有加快的趋势。

沈阳自动化所、上海交通大学在早年就开展了水下机器人产业化方面的工作，但其他高校与科研院所推动相关科研成果产业化还只是这两年的事情。沈阳自动化所成立了沈阳新松机器人自动化股份有限公司，上海交通大学成立了南洋水下工程公司，但后者还未形成真正的生产能力。而在水下机器人科研方面硕果累累的哈尔滨工程大学，与企业合作较少，一般是客户找到学校，提出自己的产品需求，学校就做一套。与前卫仪表公司开展的合作，是其向产业化迈出的重要一步。

同时，进入这一领域的资金和技术门槛较高，特别是真正作业用的水下机器人结构较为复杂，研制周期相对较长，产业化难度大。这也在一定程度上阻碍了水下机器人的产业化进程。正因如此，业内专家建议，鉴于目前海洋石油工程、海洋科考、海洋打捞等领域对水下机器人的需求猛涨，而且呈现不断增多的态势，有关部门应高度关注水下机器人的产业化发展，并在项目立项与实施方面给予政策倾斜。此外，相关科研单位和生产企业可以与实力雄厚的需求方，如大型石油集团、海洋勘测企业或打捞企业等联手实施产业化项目。只有这样，我国才不至于在水下机器人这一新兴市场相比先进国家"慢一拍"。

二、国际市场需求结构分析

图表：2018年全球水下机器人市场结构

数据来源：中研普华产业研究院

三、全球主要供应商分析

图表：2017年全球ROV市场份额分布

数据来源：中研普华产业研究院

四、国际市场的重要动态

(一)美国海军无人潜航器的最新发展现状

与世界上其他十几个研制UUV的国家相比，美海军处于领先地位。美国海军在国防部《无人系统发展路线图》的指导下，先后颁布了包括《无人潜航器主计划》在内的大力发展各种无人系统的一系列纲领性计划，分别指导不同类型无人装备的发展。2016年美国海军在政府国防预算中获得了大量的资金支持，用于扩大无人潜航器编队的规模。美国现有在研、在役多项水下无人潜航器，覆盖各种排水量和动力类型，用途涵盖海洋环境调查、侦察与反水雷、察打一体化等任务。

2015年，美国在对原有项目进行试验、测试和部署的同时，发布多个新项目计划，加大对该领域的研发力度。

1、"反潜战持续追踪无人艇"ACTUV

ACTUV项目是美国科学应用国际公司为DARPA研制的无人潜艇探测器，该项目旨在应对未来安静型柴电潜艇的威胁。该无人艇采用光电传感器、远程/近程雷达，以及光探测/测距设备，利用人工智能与艇载传感器进行导航，具有探测、跟踪、告警、规避功能，能够进行无线和卫星等多种通信。艇体采用复合材料，具有隐身性能;该艇暴露在水面以上的部分体积不大，雷达反射截面积较小，其主艇体潜行在10m以下，整艘艇的隐蔽性和浅海航行能力均较好;航速达到27kn，作战半径达到3000km，续航时间为期3个月，机动性能较强，具有极佳的前沿部署能力及大范围反潜能力。

2015年初，ACTUV进行了为期6周的测试，测试范围为35海里。测试中，共设置了100种不同的场景对该系统特性进行测试，ACTUV成功跟踪了1km外的目标艇。2015年底，美海军"反潜战持续追踪无人艇"(ACTUV)即将下水，担负起在沿海搜索敌方潜艇的使命。

2、大直径无人潜航器LDUUV

大直径无人潜航器(LDUUV)能够搭载不同传感器和任务模块，灵活配置，自动控制能力更高，能够数月、远距离执行任务。具有扫雷、跟踪、情报侦察、自主工作、智能化攻击的能力，可搭载各种类型的导弹、炸弹甚至核弹进行自主攻击;既可独立使用，也可在包括巡航导弹核潜艇、弗吉尼亚级攻击核潜艇和水面舰艇等多种平台上部署。LDUUV是察打一体化大直径重型无人潜航器，作为未来多项作战概念的核心节点，计划2016年进行巡航试验，2017年服役，2020年具备完全作战能力。

2016年1月，美海军研究局(ONR)计划于春季开始对长航时、大排量无人潜航器LDUUV进行900~1100海里的无人自主航行测试。ONR旨在对LDUUV的耐久性进行研究，希望该系统可持续在水下运行数十年;除了进行深海航行测试，LDUUV研制的下一个里程牌是集成新型传感器和有效载荷。

2015年8月，美海军批准LDUUV项目的风险降低决议，即该项目达到了"里程碑A"，标志着该项目获得了进入下一个开发阶段的授权。目前，被称为海军创新原型样机的该项目LDUUV-INP可续航60天以上，于2015年4月中旬在"2015海空天博览会"首次展出，LDUUV-INP代表了无人潜航器(UUV)的研究前沿，该项目在自持力、功率和自主性等性能上都有跨越式发展，将给海军作战人员带来改变游戏规则的能力。12月，美海军对LDUUV无人潜航器通用控制系统(CCS)软件进行了系列测试，表明CCS软件具备对LDUUV进行指挥控制的能力，该软件可作为海军无人系统的"大脑"，为无人系统提供任务规划、任务管理等能力，并可适应从无人机到无人潜航器等各类无人平台。图4为"创新性海军原型样机"LDUUV-INP，图5为美海军潜艇导弹发射管发射无人潜航器系统示意图，图6为美国测试中的潜射无人潜航器原型。

3、无人潜航器"REMUS600"首次在潜艇上部署

水熄(Hydroid)公司的REMUS600等便携式无人潜航器在过去10多年间已被多国海军使用。作为低成本高效率的装备，它们被用于浅海航道测量、水雷监视和物体搜索等工作。

"REMUS600"潜航器重500磅，长3.25m，采用模块化设计，见图7，可搭载多种不同类型的传感器，配备有双频侧扫声呐、合成孔径声呐、声学成像系统、摄像机以及GPS装置等。

2015年4月，美海军在"弗吉尼亚"级攻击型核潜艇上首次部署"REMUS600"无人潜航器，在全球战略热点地区进行水下任务中的应用。"REMUS600"潜航器将通过"弗吉尼亚"级潜艇上一个11m长的任务模块释放。在2015年美海军以沿海战舰(LCS)搜索沿海水域潜艇的PLUS计划中，REMUS600潜航器采用拖曳阵无源声呐进行广域监视，把探测的信息输入水下探测器进行数据采集后，由卫星将数据传输至陆基站点数据处理设备。PLUS的样机由6艘REMUS600和5台水下探测器构成。7月，美海军"北达科他州"号核动力攻击潜艇成功在水下发射并回收REMUS600无人潜航器。

4、DARPA开展"深水导航定位系统"(POSYDON)项目的研发

2015年4月，DARPA发布了"深水导航定位系统"(POSYDON)计划相关跨部门公告，向工业部门征集发展可靠、精确、经济可承受的水下导航系统的项目方案，旨在为潜航器提供无所不在的稳健定位、导航和授时能力(PNT)。

POSYDON项目是在目标海底布放若干声信号源，潜航器通过测量待测点到这些信号源的绝对距离，获得持续、精确的定位。该项目的特点是潜航器无需浮上水面寻求GPS定位，也无需释放任何射频传输信号，因此可最大限度地降低被探测的风险;同时可降低成本和动力消耗。DARPA希望该系统主要为自主无人潜航器提供导航，并可接收兼容于其他潜航器。项目时间暂定48个月，分3个阶段进行。

5、美陆军研发GPS拒止环境下包括无人潜航器在内的无人系统感知技术

2015年10月，美国陆军为"自主无人系统在GPS拒止环境下的组队与合作"(AUSTC)项目向工业界发布资源寻求公告，寻求在GPS拒止环境下的无人系统感知能力。

该项目开发的技术可应用到包括无人潜航器在内的部分无人系统中。该项目将在GPS拒止下的精确测绘、定位、目标探测、跟踪和合作的能力上开辟一条独特的途径，该技术可用于自主无人系统的态势感知、合作和作战，并包括3D及4D测绘、定位、目标瞄准、跟踪、集合3D影响、先进实时分析、GPS拒止环境无线电通信网络、目标打击和合作等。

6、DAPRA提出面向远洋与未来的发展计划

美国DAPRA提出了分布式敏捷反潜(DASH)项目计划，该计划由水下传感器网对潜艇进行探测和定位，在远距离探测、识别、通信、能源管理、传感器与平台的集成、半自主处理、传感器平台的搭建等方面实现了突破。DASH目前已进入样机制作阶段。

此外，作为UUV应用构想之一，美海军研究部门还提出了跨越未来计划(LeapAheadProject)，2015年该计划已进入厂家听证阶段。该计划的核心是开发与LDUUV进行集成的反潜战(ASW)任务包(ASWMP)，并对自主执行任务、态势识别、水下传感器等领域进行技术研发。

(二)欧洲无人潜航器的最新发展现状

AUV62-MR(AUV：自主式水下潜航器)水雷探测系统水雷探测系统是新型自主水下航行器(AUV)，具有水雷探测、反水雷、远程作业与高阶自主能力，采用模块化设计，可执行多任务。载荷包括：各独立载荷模块、合成孔径声纳(SAS)、前向声纳、声纳阵列、图像传感器、环境传感器，发射机与应答机等。

多功能水下潜航器SUBROV一种最新型的远程操作UUV，可被任何潜水艇运载发射，适于21英寸标准级鱼雷发射管。可执行多任务，SUBROV采用模块化设计，具有侦察/干扰、扫雷、通信/监视、自主水下潜航器的恢复等功能。其载荷包括：HD照相机、避障声呐、分析器、无刷推进器、用于导航的USBL/MEMS/DVL/INS、AUV恢复工具(操控引导AUV进入鱼雷发射管)。

多点水雷排除系统(MuMNS)具有现场清除水雷、水雷探测和水下破坏等多功能，模块化使MuMNS具有天生的灵活性。载荷包括：导航传感器、各类照相机、声纳，水雷破坏器。

海黄蜂(SEAWASP)是一种水下非常规爆炸处理装置，采用模块化设计，具有优异的适航性，可执行多任务，重要设计包括水下机器人(ROV)的传感器和导航组件，亦可整合成一个完整的系统。载荷包括：传感装置(可灵活配置)、宽频声纳、LED灯和视频摄像机、iCON智能控制系统、多普勒测速器(DVL)、内部测量单元(IMU)等。

(三)俄罗斯无人潜航器的最新发展现状

俄罗斯对无人系统研制工作可以追溯到前苏联时期，但解体后由于缺乏经费等原因发展降速。近年来俄军方不断加大对无人系统研发的投入，依仗其雄厚的工业基础和技术实力，取得了很大的发展。

2016年俄罗斯正在发展无人潜航器颠覆性技术。1月，俄罗斯海军正在投资一项包括无人潜航器与无人水面艇在内的具有"变革海军战争"潜力的未来技术，据防务专家称，俄有可能同时开发上述两种无人装备，但开发长航时无人潜航器的可能性更大，UUV的任务将可能扩大到包括反潜和电子战，以及情报收集。

2015年8月，负责生产专业潜水设备的特提斯公司计划2016年将向俄海军提供5艘"马尔林-350"型远程控制水下无人潜航器，用于替换此前从英国采购的"虎"型潜航器。目前已成功完成了国家试验工作。该潜航器用于在水下350米搜索目标和调查工作。