水下机器人各显神通下海“捞海鲜”

本报讯（大连新闻传媒集团记者谢小芳）“左边，低一点，抓！”紧盯着屏幕上机器人“海大大”的抓手，现场每个队员的手心都捏了一把汗。20多分钟过去，大连海事大学的“海大大”带着渔获露出水面。“捞了12个扇贝，还行！成功进入决赛。”初战告捷，队员们一个个脸上也是喜气洋洋。昨天上午，大连金石滩海域， 2020年全国水下机器人大赛正在进行，来自全国各地的高校、研究机构和企业的20支高水平团队携带着他们的“团宠”齐聚，“蓝鲨”“赤甲红”“海狮”“海星”“章鱼”……纷纷下海，避沙石、躲洋流，绕海草，各显神通，比拼“稳准巧”，将一只只扇贝、海参、海胆等海珍品收入囊中。

此次大赛的现场比赛场地接近真实海珍品捕捞场景。资格赛、决赛均在开放海域进行，使用活体海珍品扇贝、海胆、海参等进行捕捞，更加贴近实际作业，在技术挑战性上更接近真实海域水下复杂情况。

预赛便有不错收获的大连海事大学的“海大大”号机器人是大连海事大学研发的第四代水下机器人，重约30公斤，最大深度可达200米，最大航速4节，无线方式可以3小时不间断工作。参赛队员介绍说，海大大采用八轴推进器，动力充沛，行动敏捷，控制稳定，不仅能够快速上升、下潜、灵活调整姿态，也可以完成侧翻、倒立等高难度动作。“根据去年参赛的经验，我们设计了全新的机械手，能够灵巧快速地抓取水下目标。具有定深巡航、声呐探测、水下目标自动识别等功能，可用于水下场景的观测，以及水下目标的智能检测与自主抓取。”

西北工业大学的“蓝鲨队”今年是第一次参赛，接受采访时，队员们正在海边测试调整“蓝鲨”，为下午的决赛做准备。这支团队来自西北工业大学海洋无人智能感知实验室，采用八推进器的BLUEROV航行器，具备可以在复杂水流环境下稳定控制的能力；内部装有深度传感器可以测得距水面的高度，还设有漏水传感器以及气压计对航行器提供了安全保障；航行器装有前视摄像头，可以观测水下近距离的环境，寻找目标配合机械臂进行抓取工作；外部加载了5自由度的机械臂可以实现水下物体的抓取，且机械臂采用主从式控制可以实现人与机械臂的交互，从而使得控制和抓取更加精准。队长张振说，“在实验室，没有那么大的风浪，能见度也更高，我们操作航行器，可以说一抓一个准。但是在开放海域，操作起来比想象的难得多。风浪，沙石，还有海底的能见度都给航行器造成了很大的干扰。这就考验操作手如何稳定航行器，让它高效运行起来。经过真实海域的操作，我们准备回去对‘蓝鲨’进行进一步的改进，要加一个多普勒的测速仪，测量水的流速，加入到控制之中，以抵消水流对航行器产生的影响，让它在水下更加稳定。此外，要采用更加清晰的摄像头，增加光源或搭载声呐设备，让它在水下看得更远。”

水下机器人工作环境是真实近海水域，水下状况多变，增加了对于精准操控、精准识别、精准抓取的难度，对机器人的技术要求提出了更高的挑战，本次赛事要求参赛机器人满足仿真、智能控制、水下目标探测与识别、水下定位、通信、识别、能源系统等全方位技术指标。对机器人技术设计、测试、集成、推广提出很高的要求。组委会在比赛评价中设置更多内容和细化指标（如智能识别、智能抓捕、智能控制、智能返航等），增加了浓缩现场视频和技术答辩的环节，更加保障了比赛结果的准确性。

大连海事大学教授付先平表示，水下机器人目标抓取的难度较大，涉及机器视觉、控制科学、流体力学、机械设计及制造等多个领域，需要多个单位参加攻克核心关键科学问题。全国水下机器人大赛已经进行到第4年，凝聚了更广泛的科学力量投入到水下捕捞机器人的设计和开发过程中，对该领域的核心问题的解决有重大推进作用。例如，养殖海洋环境的海底有沙底、水草、礁石等不同情况，抓取目标包括海参、扇贝、海胆、鲍鱼等不同目标，对水下机器人的实际作业带来了极大挑战，需要针对不同的海洋环境设计不同类型的水下捕捞机器人，并进行大规模的实验验证，这些都需要更多的科学研究人员参与，才能完成这个复杂工程。

近年来，国家基金委大力推动水下机器人领域、特别是水下机器人环境感知与目标抓取的研究，并设立重点项目群给予资助。全国水下机器人大赛的组织和举办，体现了基金委对人工智能科学研究的资助方向和战略部署，这也是基金委信息领域十三五优先资助领域，希望通过三到五年的运作，全面实现国际化高级别赛事的目标。随着赛事影响不断扩大，赛事技术含量逐步提高，大赛在不断推动国家战略的实施，促进水下敏捷机器人理论、技术与产业发展，推动科技创新人才培养与科研成果转化等方面产生了重要影响。