近年來(lái)，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一片欣欣向榮。

2017年，預(yù)計(jì)我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到62．8億美元，2012－2017年的平均增長(zhǎng)率達(dá)到28％。其中，工業(yè)機(jī)器人42．2億美元，服務(wù)機(jī)器人13．2億美元，特種機(jī)器人7．4億美元。

不過(guò)，在這些漂亮的數(shù)據(jù)背后，隱藏的卻是很多難以言說(shuō)的缺陷和不足，有些甚至已經(jīng)逐漸成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的心腹大患。

對(duì)此，中國(guó)工程院院士封錫盛有著清醒的認(rèn)識(shí)。

封錫盛院士我國(guó)最早從事水下機(jī)器人研究的專家之一，曾經(jīng)擔(dān)任我國(guó)第一臺(tái)有纜遙控水下機(jī)器人“海人一號(hào)”電控系統(tǒng)負(fù)責(zé)人、我國(guó)第一臺(tái)無(wú)纜自治水下機(jī)器人“探索者號(hào)”的總設(shè)計(jì)師、“CR－01”6000米自治水下機(jī)器人項(xiàng)目副總設(shè)計(jì)師、“CR－01”自治水下機(jī)器人工程化項(xiàng)目的總設(shè)計(jì)師和“CR－02”6000米自治水下機(jī)器人總設(shè)計(jì)師。

關(guān)鍵零部件、材料技術(shù)、人機(jī)交互等是最大短板

關(guān)于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的分類，國(guó)內(nèi)一直沒(méi)有統(tǒng)一的說(shuō)法。目前主流的觀點(diǎn)認(rèn)為，以其應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)器人可以分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人。

在眾多的分類中，大多都把水下機(jī)器人歸到特種機(jī)器人的分類中。本文亦循此法。

從整體情況來(lái)看，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還是比較快的，其中尤其是工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域。目前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人約占全球市場(chǎng)份額30％以上，是全球第一大工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)。這主要得益于我國(guó)的工業(yè)化速度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的制造業(yè)蓬勃發(fā)展和對(duì)工業(yè)機(jī)器人需求的增加，密切相關(guān)。未來(lái)，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)前景還是非常廣闊的。

可是，畢竟我我國(guó)在這一領(lǐng)域的發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，所以我們的基礎(chǔ)還是比較薄弱，尤其是國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家如德國(guó)、美國(guó)、日本等相比，優(yōu)勢(shì)并不明顯。

“在關(guān)鍵零部件（如減速器、伺服電機(jī)、控制器等）、傳感器、材料技術(shù)、人機(jī)交互等方面，我們與國(guó)外的差距比較大。在今后的發(fā)展中，以上領(lǐng)域也應(yīng)該是我們要著重發(fā)力的�！狈忮a盛院士說(shuō)道。

在全球工業(yè)機(jī)器人的成本構(gòu)成中，35％左右是減速器，20％左右是伺服電機(jī)，15％左右是控制器，機(jī)械加工本體只占15％左右，其他的部分主要就是應(yīng)用。

僅從成本占比最大的減速器來(lái)看，世界75％的精密減速器市場(chǎng)被日本的哈默納科和納博特斯克占領(lǐng)，其中納博特斯克生產(chǎn)RV減速器，約占60％的份額，哈默納科生產(chǎn)諧波減速器，約占15％的份額。

搭建水下通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)，是整個(gè)行業(yè)的最大難題

水下環(huán)境和水上的環(huán)境是大不相同的。

陸地上有互聯(lián)網(wǎng)、GPS等等，通訊十分便利，信號(hào)傳輸也非常的通暢。但是這些因素，在水下都完全不具備。目前最為便捷的電磁波通訊，在水下的折射和傳輸衰減損耗非常之大。

一、水平前進(jìn)的地表波折射圖

圖中所示，設(shè)E1，H1為空氣中電場(chǎng)、磁場(chǎng)分量，E2、H2為水中電場(chǎng)、磁場(chǎng)分量。

二、垂直極化波折射圖

圖中所示，E1、H1表示入射波的電磁場(chǎng)強(qiáng)度，E2、H2表示反射波的電磁場(chǎng)強(qiáng)度，E3、H3表示折射波電磁場(chǎng)強(qiáng)度。

三、水平極化波折射圖

由上可知，由于電磁波在水下的折射和損耗，所以在目前大多數(shù)水下機(jī)器人選擇的通訊手段就是靠聲波。

不過(guò)，聲波也同樣有著明顯的弊端。

“聲波的傳播速度慢得多，在水下也就每秒1500米左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上接近于光速的電磁波。”

因?yàn)檫@個(gè)原因，所以水下機(jī)器人在水下的通訊就成了第一大難題。不像在陸地上很容易很方便就可以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，而且?guī)�寬很大，目前水下的傳輸網(wǎng)絡(luò)都還是個(gè)空白。

盡管現(xiàn)在也有人在做水下通訊網(wǎng)絡(luò)的搭建，但總的來(lái)講，難度很大，進(jìn)展也不順暢。這種情況之下，要想研究水下世界，或是在水下開展工作，怎么辦呢？