1.水下機械人簡介
1.1水下機械人定義。
水下機械人是可潛入水中代替或輔助人類進行水下極限作業的機械人。通過水下目標探測和識別、水下導航定位、水下通訊等高新科學技術，水下機械人可實現水下打撈救援、水下探測、水下資源開採、水下娛樂等功能。根據支援系統***不同，水下機械人可分為載人潛水器（hov）、有纜水下機械人（rov）和無纜水下機械人（auv）。其中rov為國內水下機械人市場主流產品，應用最為廣泛，根據移動方式不同，rov可分為拖曳式、移動式、浮游式水下機械人。水下機械人是一種技術密集性高、系統性強的工程，涉及到的專業學科多達幾十種，主要包括**、智慧型控制、水下目標探測與識別、水下導航(定位)、通訊、能源系統等六大技術。
1.2水下機械人型別。
從種類上看，根據是否載人可以將潛水器分為載人潛水器和無人潛水器。
載人潛水器由人工輸入訊號操控各種動作，由潛水員和科學家通過觀察窗直接觀察外部環境。 其優點是由人工親自做出各種核心決策，便於處理各種復 雜問題，但是人生命安全的危險性增大，由於載人需要足夠的耐壓空間、可靠的生命安全保障和生命維持系統，這將為潛水器帶來體積龐大、系統複雜、造價高昂、工作環境受限等不利因素。
狹義上的水下機械人是指無人潛水器。無人潛水器按照與水面支援系統間***的不同可以分為有纜遙控水下機械人(remotely operated vehicle，簡稱 rov)、無纜水下機械人 (autonomous underwater vehicle，簡稱 auv))兩種。
1.2.1 有纜水下機械人。
有纜水下機械人都是遙控式的，根據運動方式不同可分為拖曳式、(海底)移動式和浮游(自航)式三種。
有纜水下機械人(rov)需要由電纜從母船接受動力，並且 rov 不是完全自主的，它需要人為的干預。主要由水面裝置(包括操縱控制台、電纜絞車、吊 放裝置 、供電系統等)和水下裝置(包括中繼器和潛水器本體)組成。潛水器本 體在水下靠推進器運動，本體上裝有觀測裝置(攝像機、照相機、照明燈等)和作業裝置(機械手、切割器、清洗器等)。潛水器的水下運動和作業，是由操作員在水面母艦上控制和監視，電纜向本體提供動力和交換資訊，中繼器可減少電纜對本體運動的干擾。由於人們通過電纜對rov進行遙控操作，電纜對rov像「臍帶」對於胎兒一樣至關重要，但是由於細長的電纜懸在海中成為 rov最脆弱的部分，大大限制了機械人的活動範圍和工作效率。
1.2.2 無纜水下機械人。
無纜水下機械人一般是自治式機械人，它能夠依靠本身的自主決策和控制能力高效率地完成預定任務，在一定程度上代表了目前水下機械人的發展趨勢。
無纜水下機械人(auv)又稱智慧型水下機械人，是將人工智慧、探測識別、資訊融合、智慧型控制、系統整合等多方面的技術集中應用於同一水**體上，在沒有人工實時控制的情況下，自主決策、控制完成複雜海洋環境中的預定任務使命的機械人。它能對觀測資訊進行加工，建立環境和內部狀態模型。操作人員通過人機互動系統以面向過程的抽象符號或語言下達命令，並接受經計算機加工處理的資訊，對潛水器的執行和動作過程進行監視並排除故障。操作人員僅下達總任務，機械人就能根據識別和分析環境，自動規劃行動、迴避障礙、自主地完成指定任務。
圖 1 水下機械人型別。
2.水下機械人市場分析
2.1水下機械人應用場景。
水下機械人為服務類機械人，具有60多年的發展歷程。水下機械人的研究方向以無人化為主，使其可在高危險、被汙染以及零可見度的水域環境下工作，配備聲吶系統、攝像機、照明燈和機械臂等裝置，可以完成實時**傳輸、聲吶影象繪製，抓起重物等各種專業操作。目前，水下機械人已經在海洋探索、漁業養殖、水下檢測維修、搜救、消費娛樂、軍事、教育等領域廣泛應用。
根據產品市場定位分類，目前主流水下機械人大製可分為消費級、工業級、軍工級三大類。
2.1.1 消費級水下機械人。
消費型水下機械人又可分為娛樂與教育兩類。娛樂類主要產品形態為水下推進器與水下拍攝機械人。推進器結構較為簡單，包括推進器殼體、電池、控制裝置、驅動電機、傳動裝置、螺旋槳及浮力裝置7部分。通過手持推進器的方式提控制在水中的活動，調節推進器的轉速獲得不同程度的助力提高遊行速度，推進器不僅可以在水面使用協助游泳初學者學習游泳，而且可以將游泳者帶入水下30m深的世界協助潛水愛好者進行觀光、探險等活動。
2.1.2工業級水下機械人。
由於各行業的需求不同導致工業級水下機械人產品種類眾多，總體上看是在推進系統與拍攝系統的基礎之上加裝機械臂、聲、光、電等各類檢測、維修的專業裝置，根據行業的不同，裝置加裝的整合方案都會存在差異，技術實現要求高。現階段最直觀判斷效能要求的方式是看本體體積大小，本體越大，說明其效能越高，對技術的要求也會更高。
2.1.3軍工級水下機械人。
軍工級水下機械人因國家戰略技術儲備需求而發展，與娛樂和工業的顯著差別在於成本高、技術難度大、研發周期長等。軍工級水下機械人對自身的極限在做出各種挑戰與突破，重點對偵察、監聽、探測與摧毀水雷、反潛作戰等方面進行研究，並且對仿生能力做出要求，我國部分專案已經可以做到雷達無法探索到的能力。
圖 2 水下機械人的應用範圍。
2.2水下機械人市場規模。
2023年全球水下機械人行業市場規模大約15.91億美元，到2023年達到31.75億美元，**2023年有望達到91.20億美元。
圖 3 全球水下機械人市場規模。
隨著海洋經濟的發展及海洋生產總值的不斷增加，開發利用海洋資源逐漸成為國家間競相發展的戰略，水下機械人作為深入水下進行作業的重要工具，市場需求量大幅上公升。同時，中國***在《中國製造2025》及「十三五」規劃綱要等國家政策中提出要重點發展機械人等高效能裝置，積極鼓勵中國企業進行技術及產業創新，中國政策扶持促進水下機械人行業發展。2023年至2023年，中國水下機械人行業市場規模由12.4億元上公升至40.7億元，年復合增長率為34.6%。
圖 4 中國水下機械人行業市場規模。
目前，水下機械人主要的應用場景在消費、工業及軍工方向，以下我們將從這三個領域來梳理整個水下機械人的市場規模。
1）消費領域。
2023年11月，體育總局出台《水上運動產業發展規劃》，對水上運動的運動設施建設、賽事活動供給、培養多元主體、引導水上消費等角度提出了眾多發展規劃和指導，並提出到2023年，水上運動產業總規模達到3000億元，水上運動俱樂部達到1000個，全國水上（海上）國民休閒運動中心達到10個等發展目標。除政策推動，民眾需求、旅遊發展等因素均在推動潛水產業快速發展。據公開資料顯示，我國潛水產業近十年的旅客人數參與度維持在30%以上的增速，截至2023年，我國潛水服務市場規模超30億人民幣。
2）工業領域。
據公開資料顯示，到2023年我國民用水下機械人市場規模將達到580.65億元，其中資源勘查類水下機械人市場規模為241.5億元，市場佔比41.59%；安全監測類水下機械人市場規模分為194.3億元，市場佔比為33.45%；搜尋救援類機械人市場規模將達到68.3億元，市場份額為11.75%。
3）軍工領域。
據財政部公開資料顯示，2023年我國國防支出費用達到11070億人民幣，相比2023年的10173億人民幣同比增加8.1%，相比之前有了大幅增長，且未來在科技研發上的投入支出力度將持續加大。
2.3水下機械人服務商。
水下機械人行業產業鏈上游參與主體為核心硬體**企業和核心技術系統研發企業，中游參與主體為水下機械人產品生產製造企業，下游涉及水下機械人產品的各個應用領域。
圖 5 中國水下機械人行業產業鏈。
全球水下機械人行業三巨頭分別為3m、宣偉塗料、swarco ag，三家企業的水下機械人2023年總銷售額約4億美金，佔全球總銷售額的20%。中國水下機械人行業起步晚，行業集中度低，尚未形成集聚效應，技術水平仍存在提公升空間。
消費級水下機械人以消費級水下娛樂拍攝機械人和水下助推板為切入點，消費級產品體系初步建立後開始向工業級產品發展，逐步擴充套件應用情景和行業，不斷完善產品生態，該類公司典型代表為吉影科技、微孚智慧型等。
工業級水下機械人深扎垂直行業，錨定某個工業級應用場景，解決痛點問題。該類公司中的三家典型代表分別是大力金剛科技、海之星ostar和山東未來機械人。
軍工級水下機械人依託高校和科研院所的深厚技術積澱和成果積累，早期主打軍工、大b市場，後期將技術成果民用化，進入消費級市場，典型代表為國內水下機械人行業兩個巨頭——深之藍、博雅工道。
圖 6 中國水下機械人行業龍頭企業簡介。
3.水下機械人未來發展分析
3.1未來市場趨勢。
中國水下機械人行業政策及監管分析為保障水下機械人行業的規範化發展．中國**相繼出台了《中國製造2025》、《機械人產業發展規劃（2016一2020）》、智慧型機械人」重點專項2023年度專案申報指南》及《交通強國建設綱要》等多項政策。從水下機械人行業標準、國家扶持政策環境等多方面進行部署。中國水下機械人行業未來發展空間廣闊。
表 1 中國水下機械人行業相關政策政策。
3.2行業發展建議。
3.2.1 水下作業環境額複雜性促進水下機械人智慧型化趨勢。
隨著人工智慧等高新技術高速發展，中國水下機械人逐漸呈現智慧型化發展趨勢，不僅可通過遠端控制，還可根據作業現場情況，在無人操控的情況下自主進行水下勘探、監測、採集樣本等作業。水下機械人工作環境具有複雜性與未知性，研究人員需不斷完善水下機械人現有智慧型體系結構，採用多種探測與識別技術相結合的方式以提公升水下機械人環境感知與目標識別能力，使水下機械人與外界環境產生互動作用以適應作業環境，並通過處理所收集資訊的處理進行水下機械人運動控制與規劃決策。
3.2.2 產業公升級推動水下機械人核心硬體國產化發展趨勢。
從巨集觀角度看，**在《中國製造2025》及「十三五」規劃綱要等國家政策中提出中國將大力推進智慧型機械人等高效能裝置發展，積極鼓勵中國企業進行技術及產業創新，重點培育頭部企業，帶動行業整體發展。中國水下機械人核心硬體技術與國際先進技術間差距大，核心硬體裝置進口**高昂，是制約中國水下機械人市場化發展的主要因素之一，實現核心硬體國產化將促進中國水下機械人行業高速發展。中國水下機械人核心硬體在其生產製造成本中佔比約為30％，核心硬體國產化可大幅降低水下機械人生產製造成本、提高企業利潤率，加速水下機械人市場化程序。
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