海洋机器人：探索深海的未来与更远领域

发布日期 : 27 October 2025

发布者 : Sanya Mehra

人类在太空探索领域取得了巨大进步；我们已将探测​​车送上火星，踏上月球，并观测了银河系中心的超大质量黑洞。然而，海洋在地球上仍然是一片巨大而神秘的领域。这些覆盖地球表面四分之三的浩瀚水域，是地球的生命之源，支撑着无数生计，维持着气候，并提供氧气和食物。

然而，在海洋最深处，每平方英寸高达15磅的巨大压力使得载人探索几乎成为一项无法完成的任务。在这个我们无法保护未知事物的宇宙中，只有不到10%的海洋被划为海洋保护区（MPA）。为了绘制这些未知海域的地图并揭开它们的神秘面纱，我们越来越依赖现代技术的进步，其中自主水下航行器（AUV）处于领先地位。海洋机器人学正在研究这项新技术是否能够最终帮助我们进入深海。

海洋勘探的挑战

尽管深海景色壮丽，但深入探索却是一项独特而艰巨的挑战。与太空探索类似，海洋环境也需要高科技解决方案。海洋最深处的巨大压力和极低温度要求设计高度坚固耐用的防水容器来容纳海洋动力和设备。更重要的是，操作、电力和通信系统也面临着诸多挑战。《无人水下航行器期刊》的研究表明，AUV（自主水下航行器）必须配备节能的电源，科学家们正在考虑使用燃料电池和锂离子电池等替代能源来为远程作业提供动力。

海洋机器人技术的现状、未来发展及应用

广泛的研究和开发正在推动海洋机器人行业的进步，而海洋机器人行业反过来又支持多个行业的广泛应用。

海洋清理

机器人工具正在彻底改变全球对抗海洋污染的斗争。例如，荷兰RanMarine Technology公司开发的WasteShark等自主式水面船舶，能够从海面收集超过400公斤的垃圾。法国IADYS公司开发的遥控Jellyfishbot机器人则能有效清理难以到达的港口区域的溢油和塑料垃圾。非政府组织“海洋清理”（The Ocean Clean-up）利用其名为System 03的巨型漂浮屏障，进一步扩大了太平洋垃圾带塑料垃圾的覆盖范围。“海洋清理”是“海洋清理”项目的一部分，该项目得到了联合国海洋十年计划的支持，致力于与各国政府合作，提供科学和技术数据以支持决策。

海洋环境的教育与保护

波音公司的Liquid Robotics Wave Glider水下机器人可以在一次任务中航行一整年，收集有关海洋状况的重要数据。像斯坦福大学的OceanOne这样的人形水下机器人可以调查脆弱的珊瑚礁，甚至可以从沉船中打捞文物，例如它们曾打捞过17世纪的沉船“月亮号”（La Lune），以进行引人入胜的研究。此外，越来越多的专业研究项目也开始利用海洋机器人技术。例如，为了观察海洋生物并研究潮汐能装置的影响，苏格兰海洋机器人设施开发了“漂流之耳”（Drifting Ears）——一种低成本的移动式录音设备，可以监听水下声音。

寻找遗失物品和勘察海底

遥控水下航行器（ROV）和自主水下航行器（AUV）对于高风险作业至关重要，例如搜救和寻找失物。例如，美国海军已使用无人水下航行器（UUV）探测和摧毁水雷一段时间，这项工作如果由载人潜水员完成则耗时更长。海军自身的能力也以类似的速度发展，使用诸如HII Yellow Moray（REMUS 600）UUV之类的潜艇载具来清扫重要的海底基础设施并执行海底作战任务。为了增强操作人员对这项技术的信心，海军甚至启动了一项针对其UUV的水下城市训练计划，这表明这些技术在作战舰队中的应用日益广泛。

基础设施、船舶和管道的检查

海洋机器人的另一项重要应用是维护大型历史水下建筑。丹麦技术大学的一项研究表明，自动驾驶机器人无需人工勘测员的协助，即可昼夜扫描沿海船舶，尤其是在压载舱等危险区域。为了提高安全性并简化操作，无人水面航行器（USV）也越来越多地被用于勘测和检查港口、桥梁、海上油气设施等海上结构。配备先进声呐和摄像头的自主航行器可以进行详细的结构检查，以确认包括管道和通信电缆在内的重要水下基础设施的完整性。

海洋环境监测和水下摄影

利用海洋机器人可以快速安全地拍摄高清水生生物照片和视频。科学家们利用这些机器人研究生态系统和水质，而商业潜水员则通常使用它们在潜水前进行安全巡查。由于实时、长期的监测对于环境保护工作至关重要，这些机器人配备的专用附件可以分析水中的污染物、盐度和其他关键测量指标。

反盗版

海上安全也是机器人技术应用领域之一。配备先进红外摄像头的反海盗机器人能够巡逻海上贸易航线，探测并阻止海盗袭击，其24小时不间断巡逻能力降低了人员面临的风险。

部分国家海洋机器人技术发展情况

巨额公共和私人投资正在推动全球海洋机器人领域的主导地位争夺战：

• 韩国政府的高效运作推动了其崛起。到2028年，韩国海洋水产部计划投资2270万美元用于开发智能港口技术，包括自动驾驶运输车辆和自动化货物装卸设备。这项计划是规模更大的“第四个智能机器人发展总体规划”的一部分，该规划旨在到2030年将韩国的机器人产业规模扩大四倍以上，使韩国成为全球机器人领域的领导者。
• 德国政府正积极整合资源。在联邦研究、技术和航天部的支持下，德国机器人研究所（RIG）成立，其使命是连接全国主要的机器人研究中心。RIG专注于人工智能机器人领域的基础研究集群，并与产业界紧密合作，将概念转化为实际应用，从而巩固德国在该关键领域的科技领先地位。
• 英国和爱尔兰也正在崛起，成为该领域的领导者。2025年2月，英国国家海洋学中心（NOC）宣布计划建造世界上规模最大、技术最先进的海洋自主机器人系统（MARS）舰队之一，并为此投入了超过2600万英镑的政府资金。得益于这笔资金，下一代能够在海洋中，甚至冰下运行的自主航行器正在研发中。这笔资金来自英国的产业战略挑战基金。