海洋機器人：探索深海的未來與更遠領域

發佈日期 : 27 October 2025

發佈者 : Sanya Mehra

人類在太空探索領域取得了巨大進步；我們已將探測車送上火星，踏上月球，並觀測了銀河系中心的超大質量黑洞。然而，海洋在地球上仍然是一片巨大而神秘的領域。這些覆蓋地球表面四分之三的浩瀚水域，是地球的生命之源，支撐著無數生計，維持著氣候，提供氧氣和食物。

然而，在海洋最深處，每平方英吋高達15磅的巨大壓力使得載人探索幾乎成為一項無法完成的任務。在這個我們無法保護未知事物的宇宙中，只有不到10%的海洋被劃為海洋保護區（MPA）。為了繪製這些未知海域的地圖並揭開它們的神秘面紗，我們越來越依賴現代技術的進步，其中自主水下航行器（AUV）處於領先地位。海洋機器人學正在研究這項新技術是否能最終幫助我們進入深海。

海洋勘探的挑戰

儘管深海景色壯麗，但深入探索卻是一項獨特而艱鉅的挑戰。與太空探索類似，海洋環境也需要高科技解決方案。海洋最深處的巨大壓力和極低溫度要求設計高度堅固耐用的防水容器來容納海洋動力和設備。更重要的是，操作、電力和通訊系統也面臨許多挑戰。 《無人水下航行器期刊》的研究表明，AUV（自主水下航行器）必須配備節能的電源，科學家正在考慮使用燃料電池和鋰離子電池等替代能源來為遠端作業提供動力。

海洋機器人技術的現況、未來發展及應用

廣泛的研究和開發正在推動海洋機器人產業的進步，而海洋機器人產業反過來又支持多個產業的廣泛應用。

海洋清理

機器人工具正在徹底改變全球對抗海洋污染的鬥爭。例如，荷蘭RanMarine Technology公司開發的WasteShark等自主水面船舶，能夠從海面收集超過400公斤的垃圾。法國IADYS公司開發的遙控Jellyfishbot機器人則能有效清理難以到達的港口區域的溢油和塑膠垃圾。非政府組織「海洋清理」（The Ocean Clean-up）利用其名為System 03的巨型漂浮屏障，進一步擴大了太平洋垃圾帶塑膠垃圾的覆蓋範圍。 「海洋清理」是「海洋清理」計畫的一部分，該計畫得到了聯合國海洋十年計畫的支持，致力於與各國政府合作，提供科學和技術數據以支持決策。

海洋環境的教育與保護

波音公司的Liquid Robotics Wave Glider水下機器人可以在一次任務中航行一整年，收集有關海洋狀況的重要數據。像史丹佛大學的OceanOne這樣的人形水下機器人可以調查脆弱的珊瑚礁，甚至可以從沉船中打撈文物，例如它們曾打撈過17世紀的沉船「月亮號」（La Lune），以進行引人入勝的研究。此外，越來越多的專業研究計畫也開始利用海洋機器人技術。例如，為了觀察海洋生物並研究潮汐能裝置的影響，蘇格蘭海洋機器人設施開發了「漂流之耳」（Drifting Ears）——一種低成本的移動式錄音設備，可以監聽水下聲音。

尋找遺失物品和勘察海底

遙控水下航行器（ROV）和自主水下航行器（AUV）對於高風險作業至關重要，例如搜救和尋找失物。例如，美國海軍已使用無人水下航行器（UUV）來探測和摧毀水雷一段時間，這項工作如果由載人潛水員完成則耗時更長。海軍本身的能力也以類似的速度發展，使用諸如HII Yellow Moray（REMUS 600）UUV之類的潛艇載具來清掃重要的海底基礎設施並執行海底作戰任務。為了增強操作人員對這項技術的信心，海軍甚至啟動了一項針對其UUV的水下城市訓練計劃，這表明這些技術在作戰艦隊中的應用日益廣泛。

基礎設施、船舶和管道的檢查

海洋機器人的另一個重要應用是維護大型歷史水下建築。丹麥技術大學的一項研究表明，自動駕駛機器人無需人工勘測員的協助，即可晝夜掃描沿海船舶，尤其是在壓載艙等危險區域。為了提高安全性並簡化操作，無人水面航行器（USV）也越來越多地被用於勘測和檢查港口、橋樑、海上油氣設施等海上結構。配備先進聲吶和攝影機的自主航行器可以進行詳細的結構檢查，以確認包括管道和通訊電纜在內的重要水下基礎設施的完整性。

海洋環境監測與水下攝影

利用海洋機器人可以快速安全地拍攝高清水生生物照片和影片。科學家利用這些機器人研究生態系統和水質，而商業潛水員通常使用它們在潛水前進行安全巡查。由於即時、長期的監測對於環境保護工作至關重要，這些機器人配備的專用配件可以分析水中的污染物、鹽度和其他關鍵測量指標。

反盜版

海上安全也是機器人技術應用領域之一。配備先進紅外線攝影機的反海盜機器人能夠巡邏海上貿易航線，探測並阻止海盜襲擊，其24小時不間斷巡邏能力降低了人員面臨的風險。

部分國家海洋機器人技術發展狀況

巨額公共和私人投資正在推動全球海洋機器人領域的主導地位爭奪戰：

• 韓國政府的高效運作推動了其崛起。 2028年，韓國海洋水產部計畫投資2,270萬美元用於開發智慧港口技術，包括自動駕駛運輸車輛和自動化貨物裝卸設備。這項計畫是規模更大的「第四個智慧機器人發展總體規劃」的一部分，該規劃旨在到2030年將韓國的機器人產業規模擴大四倍以上，使韓國成為全球機器人領域的領導者。
• 德國政府正積極整合資源。在聯邦研究、技術和航太部的支持下，德國機器人研究所（RIG）成立，其使命是連結全國主要的機器人研究中心。 RIG專注於人工智慧機器人領域的基礎研究集群，並與產業界緊密合作，將概念轉化為實際應用，從而鞏固德國在該關鍵領域的科技領先地位。
• 英國和愛爾蘭也正在崛起，成為該領域的領導者。 2025年2月，英國國家海洋學中心（NOC）宣布計畫建造世界上規模最大、技術最先進的海洋自主機器人系統（MARS）艦隊之一，並為此投入了超過2,600萬英鎊的政府資金。由於這筆資金，下一代能夠在海洋中，甚至冰下運作的自主航行器正在研發中。這筆資金來自英國的產業戰略挑戰基金。