2.2 水中机器人的应用
2.2.1 水中机器人的技术应用
水中机器人本身是一个基本的载体，在进一步发展和扩展各种机载设备和工具以后，水中机器人的应用面是很广阔的。海底资源调查的实践表明，水中机器人获取的海底资料非常精确。在海底资源的开采中，水中机器人进行设备的维护和修理，运送必要的器材，进行现场的监视和测量。在水中石油生产系统中，水中机器人起到了“操作工人”的作用。在海洋石油平台导管架检查、管道检查及维护方面也将扮演重要角色。在海洋学研究中，它可以用来进行海洋学的各种测量。水中机器人可用于海底火山活动的观察、监视，布放和收回仪器，进行海底采样以及进行各种生物学、水文学的研究等。
军事应用是使水中机器人大展拳脚的重要舞台，作为新概念武器使用时，水中机器人具有以下5大优势：
（1）扩展性强，可进行多样化任务。可依据不同作战任务，进行模块置换，同一个武器平台，搭载不同任务模块时，即可执行不同性质的任务。
（2）自主行动，智能化程度高。通过嵌入人工智能技术，可自主进行航路规划、障碍物
规避、目标运动要素解算及战术机动等。
（3）隐蔽性强。水中机器人体积小、重量轻、噪音低、隐蔽性好，难以被探测到。
（4）续航时间久。能长时间远距离航行，可在复杂海区或浅水区自由机动。
（5）成本低廉、效费比值高。与有人作战平台相比，水中机器人造价相对便宜，可回收重复使用。
因此，水中机器人在军事上是一种有效的水中兵器，装载战斗部后可以进行远距离投送；水中机器人还可以用来侦察对方的水中设施，监听对方潜艇活动；进行爆炸物快速搜索、探测和定位，用于反水雷等；充当诱饵，配合反潜训练；开展防险救生，后勤支援和补给；作为网络节点，进行通信、导航等军事活动。
2.2.2 水下搜救
水下搜救作业的重点是水下搜寻和水下救援作业，面对浩瀚的海洋，人的力量是非常渺小的，能力是非常有限的，而这些任务完全可以由水中机器人来完成。水中机器人最大的特点是深水作业能力强，操作简便，操作员在地面控制室通过控制台的简单几个按钮就可以遥控机器人在水下进行高难度的作业。水中机器人能够在潜水员不能达到的深度和不安全的水域，完成高强度、大负荷的水下救援作业。
小型水中机器人可用于检查大坝、桥墩上是否安装爆炸物以及结构好坏情况，可以进行船侧、船底走私物品检测（公安、海关方面），也可以进行水下目标观察，还可以对废墟、坍塌矿井实施搜救等。
2011年水中机器人最深能在6000m的海底世界，以3～6km/h的速度行走，前视、下视雷达给了它“好视力”，随身携带的照相机、摄像机和精确导航系统等，让它“过目不忘”。2011年伍兹霍尔海洋研究所提供的水中机器人在4000km2的海域中仅花了几天时间便找到了法航航班的残骸，而此前各种船只飞机寻找两年无果。
MH370失联客机截至2016年11月4日尚未找到，据新华社2016年11月2日报道，澳大利亚运输安全局于11月2日更新了MH370客机搜索报告。报告称，通过对卫星数据和现有已经被证实的碎片的分析，确定目前搜索的范围是最有可能找到失踪飞机的区域，而且飞机是在燃料耗光后坠入海中。在整个搜索过程中，水中机器人扮演了非常重要的角色。
单个机器人无论是在水下搜索还是水下救援作业效率都比较低，近年来多水中机器人系统的研究成为一个热点。多水中机器人系统可以应用于水下考古、搜索失事飞机或舰船残骸、反水雷、监视和跟踪潜艇等目标搜索使命。海底地形复杂，能见度差，借助多水中机器人系统对水下古代遗址、沉船等进行考察，可为考古人员提供宝贵资料。集群反水雷使命要求多水中机器人协作系统具有探测、识别、分类和清除水雷的能力，使命的总体任务比较复杂，但是系统成员分工明确，单体水中机器人的功能不要求全面。
2.2.3 生物科考
在生物科考方面，主要通过ROV、载人潜水器等进行海底生物搜寻及取样。
2011年12月，我国大洋第22航次环球科考中，首次成功应用水中机器人进行深海考察。此次环球科考中，我国自主研发的3500m ROV完成了对南大西洋硫化物新区的探测工作，成功采集了海底硫化物和生物样品；首次在南大西洋捕获了深海热液鱼和大量热液盲虾，其中热液鱼是可能的新物种，为热液区生态学研究提供了重要材料；首次从不同深度的深海水体中获得了大量的微生物滤膜样品和大空间尺度范围内不同环境的基因资源样品，为深海微生物多样性研究和基因资源获取提供了重要材料；首次获取了多金属结核环境特别受关注区内大范围、多站位、全深度的垂直剖面水体温、盐、溶解氧及营养盐等环境数据以及浮游生物、叶绿素、底栖生物和微生物样品，为我国参与国际海底管理局CC区环境管理计划提供了大量宝贵的数据资料。
2014年12月，我国目前最先进的海洋科考船“科学号”在西太平洋雅浦海山海域执行科考任务中，通过船上搭载的ROV“发现号”，对海底生物样品等进行可视化现场取样，如图2-24所示。
图2-24 “科学号”搭载的ROV“发现号”准备下潜
2014年7月11日至9月24日北极ARV随“雪龙”船参加中国第6次北极科学考察，如图2-25所示。在北纬81°，北极ARV从冰洞多次下潜，沿预先设定的轨迹自主完成对指定海冰区的连续观测，累计航行9km。通过其搭载的光通量测量仪、CTD、多普勒计程仪、水下摄像机和自身的导航设备，获取了大量基于精确位置信息的海冰厚度、海冰及融池下光透射辐照度以及海冰底部视频，与此同时，北极ARV还拍摄到北极冰下的多种浮游生物，使研究人员可以更加直观地对北极生物研究。
图2-25 北极ARV在北极试验场景
2012年6月，“蛟龙号”载人潜水器在作业过程中成功抓取了一只平足海参目海参样本，并且拍摄了许多珍贵的海底生物照片，如图2-26～图2-36所示。
图2-26 成功抓获的平足海参目海参
图2-27 机械手正在抓捕一只扁平状巨刺海参（未成功）
图2-28 拍摄的新品种巨型端足类动物
图2-29 拍摄到的红色端足类动物
图2-30 白色深海虾
图2-31 红色深海虾
图2-32 狮子鱼（目前为止人类使用载人潜水装置现场观察到的最深的鱼类记录）
图2-33 背囊类生物（Tunicata）
图2-34 海蛇尾（Ophiuroidea）
图2-35 深海水样（样本分别以甲醛固体和冷藏方式保存，以行水体浮游动物和微生物分析）
图2-36 沉积物样品（可进行小型底栖生物形态分类鉴定、分子生物学多样性分析、沉积物粒度分析和叶绿素测定等测定分析）
“蛟龙号”载人潜水器于2015年1月14日在西南印度洋龙旂热液区下潜，采集到一只透明生物（如图2-37所示）以及一只长30cm、直径3cm的粉红色生物，如图2-38所示。随船科学家尚不能确认它们是何种生物。此外，在3个热液喷口取得5个烟囱体样品，并取得2个保压热液水样和15只热液区铠甲虾，如图2-39所示。随船科学家表示，本次下潜对研究龙旂热液区的热液活动分布、低温热液区生物多样性、热液区长期环境观测和微地形地貌等具有重要意义。
图2-37 “蛟龙号”采集到的未知透明体生物
图2-38 “蛟龙号”采集到的未知粉红色生物
图2-39 “蛟龙号”采集到的铠甲虾
2.2.4 水下检测
随着人口激增、资源不断消耗，海洋的开发和利用逐渐成为人类生存发展的新空间。根据有关资料介绍，自我国正式开采海洋石油、天然气以来，如今已在海底铺设了数十条、几千米长的输油、输气管道。海底管道长期在高压力下承受海水腐蚀，由于材料质量、疲劳、地壳变动、锚链拖曳等原因，世界上已发生多起海底管道破损、石油或燃气外泄事故，造成了巨大的经济损失和严重的海洋污染。近年来，世界工业发达国家相继开展了利用ROV对海底管道外部进行检查的研究工作，少数国家已开始利用AUV对海底管道进行自动跟踪。显然，解决水中机器人对海底管道自动检测的问题是海底管道检查的首要工作。
利用ROV进行海底管线监测就是以ROV为载体，搭载多种专业调查及检测设备，以支持船舶为作业平台完成对海底管线的全面检测，包括海管位置坐标、地形、涂层、节点、异常、损坏、腐蚀、垃圾、牺牲阳极、悬空、掩埋、交叉跨越、是否进水、泄露等影响海管运行安全的所有外部情况。