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我国是海洋大国，拥有300多万平方公里海域，正在大力发展高端海洋资源开发和海洋维权装备。海里的设备一旦出现开裂等故障，需要用有工业制造“缝纫机”之称的焊接装备修补。

虽然我国是全球最大焊接电源制造基地，年产能已超1000万台套，但高端焊接电源基本上仍被国外垄断。“国外焊接电源全数字化控制技术已相对成熟, 国内的仍以模拟控制技术为主。”王振民说。

　　由于国产电源不给力，水下机器人焊接技术一直难以得到提升。“弧焊工艺控制的智能化程度偏低，国内对焊接基础研究投入不足，工艺积累有限，导致产品除价格外，与进口产品相比不具有竞争优势。”王振民指出，国产焊接电源网络化自动化水平较低，导致各个自动化焊接部件信息量的传递十分有限，难以实现复杂焊接工艺的协同调控。

　　“北欧的海洋开采非常早，储备了相当多的焊接技术，拥有深海水下焊接设备。而我国开采海洋平台深度比较浅，技术处于发展阶段。”华南理工大学机械与汽车工程学院教授石永华指出，“他们有在水深一千米以下海域进行焊接的能力，而我们没有。”

　　现在只有国外一两家企业完全掌握水下机器人焊接技术。我国只能向国外购买，不仅价格贵，后期维护成本也极其高昂，同时还要被严格审核使用领域、范围。

国外技术人员来检修深海石油管道，在出现问题的地方画个圈圈，几百万甚至上千万元人民币就没了。

近年来，国产研发了逆变频率可高达200kHz的新一代大功率逆变式焊接电源，逆变频率的提高意味着对焊接电弧以及熔滴过渡行为的控制将更为精确。

　　与国外现有频率20kHz的工业级焊接电源相比，虽技术有了较大突破，但民企却高兴不起来，他说：“产业化还有很长的路要走。

专业焊接人才极其匮乏是重要原因。

一方面，研究此领域难以发论文，很多人都转研究方向了;

另一方面，焊接电源涉及多学科领域，其控制方法与实际的焊接工艺过程密切相关，有较高的技术门槛，研究和应用都需要长时间积累，但近十多年，国内不少高校的焊接专业已被取消，用人单位对焊接的重视程度也不够，待遇差，导致了人才储备远远不足。

“我国焊接装备产业原有机械部定点的30多个国有厂家，多半已处于破产、倒闭或者关停状态，但目前市场上唱主角的均为改革开放以后成长起来的900多家合资企业和民营企业，而其中绝大部分民营企业几乎没有研发能力。”

应逐步完善以市场为导向、政产学研用相结合的技术创新体系。

深海焊接的实现靠水下机器人。而我国水下机器人焊接技术一直难以提升,原因是高端焊接电源技术受制于人。

水下焊接电源是关键

埋在深海里的油管有可能因船只冲撞，或者核电站乏燃料池因地震等原因，引起开裂、破口等事故，需要立刻焊接维修，这时就得靠水下机器人出马，进行水下焊接。

”水下焊接工艺质量优劣直接影响到大型装备的服役性能。”

水下机器人，顾名思义是能在不同水深中进行多种作业的机器人。海洋岛礁建造、海上油气田、水坝建设、大型船舰修复、核泄露事故应急水下修补、军事海防工程等，它都能应付自如。

“人不敢去的地方它都敢去。”　

　水下机器人焊接质量的好坏，受制于多种技术，其中最为关键的是焊接电源。“焊接电源为焊接电弧提供能量，焊接时电弧稳定燃烧是基本要求。”

水火不相容，偏偏水下焊接就是要在水中通过“火”来完成的。由于焊接区域周边一直处于水的强冷状态，待焊接工件的表面也有水，在焊接电弧的引弧和燃弧过程中，电弧易熄灭，熔化金属难以流动扩展，严重影响到水下焊接时电弧稳定性。电弧稳定性主要取决于焊接电源的电特性及其动态调控能力。

水下机器人是指能代替或者辅助人类进行海底作业，通过控制系统以及拍摄等感知系统，实现探测、打捞等功能的机器人。水下机器人可细分为遥控无人机、自治无人机以及载人机器人。

能应用于各大说下作业需求比如：

安全搜救

可用于检查大坝、桥墩上是否安装爆炸物以及结构好坏情况

遥控侦察、危险品靠近检查

水下基阵协助安装/拆卸

船侧、船底走私物品检测(公安、海关)

水下目标观察，废墟、坍塌矿井搜救等;

搜寻水下证据(公安、海关)

海上救助打捞、近海搜索;

折叠管道检查

可用于市政饮用水系统中水罐、水管、水库检查

排污/排涝管道、下水道检查

洋输油管道检查;

跨江、跨河管道检查

船舶河道海洋石油

船体检修;水下锚、推进器、船底探查

码头及码头桩基、桥梁、大坝水下部分检查;

航道排障、港口作业

钻井平台水下结构检修、海洋石油工程;

折叠科研教学

水环境、水下生物的观测、研究和教学

海洋考察;

冰下观察

折叠水下娱乐

水下电视拍摄、水下摄影

潜水、划船、游艇;

看护潜水员，潜水前合适地点的选择

折叠能源产业

核电站反应器检查、管道检查、异物探测和取出

水电站船闸检修;

水电大坝、水库堤坝检修(排沙洞口、拦污栅、泄水道检修)

折叠考古

水下考古、水下沉船考察

折叠渔业

深水网箱渔业养殖，人工渔礁调查

无人无缆潜水器尚处于研究、试用阶段，还有一些关键技术问题需要解决。无人无缆潜水器将向远程化、智能化发展，其活动范围在250~5000公里的半径内。这就要求这种无人无缆潜水器有能保证长时间工作的动力源。在控制和信息处理系统中，采用图像识别、人工智能技术、大容量的知识库系统，以及提高信息处理能力和精密的导航定位的随感能力等。如果这些问题都能解决了，那么无人无缆潜水器就能是名副其实的海洋智能机器人。海洋智能机器人的出现与广泛使用，为人类进入海洋从事各种海洋产业活动提供了技术保证。

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随着技术的逐渐成熟和消费水平的提升，人们对水下领域的探测需求持续持续增长，民用水下机器人市场将持续稳定增长。数据显示，2020年中国民用水下机器人市场规模将达到580.65亿元，其中资源勘查类水下机器人市场规模为241.5亿元，市场占比为41.59%；安全监测类水下机器人市场规模分为194.3亿元，市场占比为33.45%；搜索救援类机器人市场规模将达到68.3亿元，市场份额为11.75%；

　　然而，目前我国水下机器人焊接领域普遍使用陆上通用型(常压环境)弧焊电源，或在此基础上进行结构微调，对水下专用焊接电源的研究非常少，缺乏高性能的水下焊接电源，严重制约了水下机器人焊接质量的提升。

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。

结构功能

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。

折叠优点

水下机器人可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度的水域代替人工在水下长时间作业，水下机器人上一般配备声呐系统、摄像机、照明灯和机械臂等装置，能提供实时视频、声呐图像，机械臂能抓起重物，水下机器人在石油开发、海事执法取证、科学研究和军事等领域得到广泛应用。

折叠缺点

由于水下机器人运行的环境复杂，水声信号的噪声大，而各种水声传感器普遍存在精度较差、跳变频繁的缺点，因此水下机器人运动控制系统中，滤波技术显得极为重要。水下机器人运动控制中普遍采用的位置传感器为短基线或长基线水声定位系统，速度传感器为多普勒速度计会影响水声定位系统精度。因素主要包括声速误差、应答器响应时间的丈量误差、应答器位置即间距的校正误差。而影响多普勒速度计精度的因素主要包括声速c、海水中的介质物理化学特性、运载器的颠簸等。

目前，中国水下机器人行业仍处于初级阶段，由于海底工作环境复杂恶劣，能见度低，对设备和控制系统要求较高，同时行业供应链的不成熟，导致产品价格高昂，但随着行业技术的成熟，行业成本降低，中国水下机器人需求将不断增长，市场潜力将得到释放，行业有望迎来爆发式增长。

三大难题架起高技术门槛

水下机器人分为载人水下机器人和无人水下机器人两大类，而在消费级市场主要是小型的无人水下机器人。之所以称为水下机器人，自然要与水打交道，与用于陆地上活动的机器人不同，水下机器人面对的是不同的水域环境，因此水下机器人的开发者将面临技术挑战。

首当其冲的就是设备的密封性，毕竟水下机器人内部有电路、电机等众多电子元器件。而为了解决设备防水问题，目前业内大致有两种做法：一是加固设备外壳的密封性；二是内部设置密封舱，保护内部元器件。

其次是设备在水下的平衡能力。物理学中有一条基本的定律—-阿基米德原理：浸在液体或气体里的物体会受到向上的浮力作用，浮力的大小则等于被该物体排开的液体的重力。而浮力正是水下机器人需要解决的一个重要问题，但这不仅需要开发者进行精确计算，还需要对设备进行相当精细的重力布局，甚是设备内的每一根线都要仔细考虑，并且要经历数十次的测试。

当然，除了技术上的困难外，水下机器人毕竟是要代替人下水进行检测的，所以对通讯设备、摄像头、推进器等设备也有较高的要求。毕竟，水下机器人最基本的工作是代替人潜入水中，通过摄像头拍摄水下情况，在这一过程中还需要灯光的配合，然后将这些数据将通过无线设备传回到陆地上的关联设备。

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二、玩家不断入局，但巨头未现

从1953年第一艘无人遥控潜水器问世开始，此后水下机器人一直活跃在军工领域或科研院所的实验室内。美国是世界上最先开展水下机器人开发的国家，也拥有最先进的技术。

从产业链内部人士角度来看待水下机器人行业未来的发展。据杨洋说，虽然目前大部分玩家推出的产品主要是用于摄影、拍照或是传输数据，但这只是初步在进行技术探索，而业内人士更看好的是为水下机器人增加更多的功能，让机器人真正替代人类在水下作业，提升水下工作的安全性和效率。

但是，目前的水下机器人行业也面临着十分严峻的问题，最突出的是国内厂商生产制造能力太弱，也就是说我国现在水下机器人行业虽然需求大，但核心技术受制于国外，大规模量产较难。而如果国内用户采用国外的水下机器人产品，则不仅要面对昂贵的价格，而且一旦机器人出现问题只能把机器寄去国外，维修时间较长、费用也十分昂贵。

中国管辖的海域面积可达300万平方公里，相当于中国陆地面积的三分之一，可以说中国用于相当可观的海洋资源。此外，中国的海岸线长达1.8万千米，海岸线覆盖包括台湾在内的10个省份，上海、天津两个直辖市以及香港、澳门，为水下机器人产业的发展提供了广阔的空间。

目前，水下机器人市场正处在初步起步阶段，我们可以看到有四大应用场景率先起步，暗藏着巨大的机遇。

总体上看，国内面向商用的水下机器人，无论是技术还是市场环境都是刚刚起步。

虽然市场规模没有服务机器人大，但在水产养殖、水污染检测、教育行业和市政管道检测四大应用领域有巨大的市场机会。

同时，资本市场也在逐步向水下机器人靠拢。资本的关注，必将使水下机器人玩家的壮大以及产品的迭代带来更多的机会。另一方面，随着政府对海洋开发力度的加强，相信在政策上也会给水下机器人行业内的玩家提供更多的扶持

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