近年来,“具身智能”成为机器人领域最热门的关键词之一,越来越多企业开始探索人工智能与机器人的深度融合。随之而来的便是争议,比如“人形机器人”能否从“表演”走向“生产”乃至“生活”?从海洋角度,一个问题也随之出现:水下具身智能机器人,究竟是下一代水下机器人的未来趋势,还是一个被包装的伪命题?

设想中的人形机器人水下作业场景
笔者在企业从事 ROV/AUV 等水下机器人技术开发十多年,跟国内外很多企业专家、高校学者等做了很多交流,产生了不少共鸣,得出的结论或许比较激进:相比陆地,海洋(水下)更需要“具身智能”,但的确更难。抛砖引玉,也请批评指正。
很多人第一次接触,认为“机器人+人工智能”就是具身智能,其实不然。举个简单的例子,传统水下机器人例如ROV,通常依赖操作员完成目标判断、姿态调整、水下操作等功能,机器人更多承担的是“执行”。这时候加点“AI 锁定”之类的功能,那就已经实现了“机器人+人工智能”的组合,但这离“具身智能”的完整闭环还有很大距离。

我们对具身智能往往有更高的要求:比如 ROV 可自主发现目标、甄别判断、实施机械臂操作并自主处理异常。概括一点说:通过自身的传感器感知环境,通过身体与环境交互,并根据结果不断调整行为,形成:感知→理解→决策→行动→反馈→再决策这样的闭环。
对于 UUV 而言,具身智能系统往往需要具备:多模态感知能力(视觉、声呐、DVL、惯导等)、环境理解能力、自主运动能力、自主操作能力、任务恢复能力。如果只是自动定深、自动航行、AI识别目标,虽然都是智能化能力,但还不能称为完整意义上的具身智能。

其实原因也不复杂,搞过海洋装备尤其是出过海的都知道,我们面临的困境:更弱的感知、更低的带宽与更复杂(恶劣)的环境,所以海洋(水下环境)可能反而是最需要具身智能的场景之一。
地面机器人可以依靠5G、WiFi,但水下环境完全不同:水下无线通信带宽低、延迟高,这意味着未来的水下机器人必须具备越来越强的本地自主能力。例如自主判断目标、自主规划路径、自主避障、自主完成局部作业、通信中断后安全返回。
水下环境高度不确定,水流、浮力、泥沙、低能见度、复杂结构都会影响机器人工作。例如,水下机械臂想完成“打开一个阀门”:它不仅需要知道阀门在哪里,还需要解决:机器人如何稳定悬停、机械臂运动是否影响姿态、夹爪是否抓牢、阀门是否真正旋转、如果失败怎么办?这不是简单的视觉识别问题,而是典型的“感知+控制+操作”的综合问题。
水的密度远超空气,UUV 的结构设计、推进器布局、机械臂形式等都会直接影响任务能力。例如常见的鱼雷型AUV适合远距离巡航、框架式ROV适合近距离作业。笔者认为未来水下具身智能不会只有一种形态,或者说不是“都变成人”,而是让机器人拥有最适合任务环境的身体。目前,国内外的高校、研究所和企业都在进行积极的探索。
例如斯坦福大学开发的 OceanOne,是目前比较有代表性的水下人形机器人之一,它拥有双机械臂、双目视觉等系统,曾在深海环境中完成文物探测和抓取任务,初步证明了机器人可以将人的感知和操作能力延伸到深海。

又例如 SAAB 的 Sabertooth,是混合型 UUV 的代表,具备自主航行、水下回坞、长期驻留等能力。未来海底机器人可能无需每次由船舶携带出海,而是在海底长期驻留,自主巡检→返回基站→数据上传→自动充电→再次执行任务。

国内高校和企业也在多个方向开展探索,比如自主导航、目标识别、声光融合、自主回坞等,正从“单点智能”向“系统智能”方向发展。笔者带领的研发小组,对“水下具身智能”一直保持着关注和思考,正具体负责一项“水下具身智能机器人”领域的省级重大项目,从中也感受到了政府层面对“人工智能+海洋”的高度重视。

“水下具身智能机器人”省级重大专项
目前来看,水下具身智能最可能从特定场景突破。
比如海上风电和海洋能源设施巡检,这是较有潜力的方向之一。基础设施相对固定、 巡检需求长期存在、 人工成本高、 环境危险等原因,如果实现:自主巡检→发现异常→自动记录→返回充电的具身智能闭环,可以极大的提升巡检效率,大幅降低运维成本。

自主巡检以及回坞充电(交互)
又比如隧洞、管道等长期距离、狭小空间检测,它跟开阔水域不同,这些环境水下通信困难、空间结构复杂、安全风险高,通过水下具身智能机器人可以自主完成三维建图、缺陷识别、状态评估等功能,将为相关的行业树立起全新的运维标准,对风险预警、快速决策都大有裨益。

长隧道巡检及其自主建模、识别
水下具身智能机器人,并不是一个伪命题。相反,由于水下环境天然存在通信困难、环境复杂和人工成本高等问题,它可能比很多领域更需要具身智能。但由此带来的巨大技术挑战,也将在很长一段时间内制约产品迭代和技术升级。
真正的水下具身智能,必然拥有能够理解环境、主动行动并完成任务的“身体”,以实现“感知-决策-执行”的闭环。水下机器人的下一阶段竞争,或许不再是谁拥有更大的推进器、更深的耐压等级,而是谁能够让机器人真正“精准感知、自主决策、可靠执行”。这,可能会成为未来海洋机器人发展的核心方向。
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