正在比賽中的水下機器人成功抓取一個扇貝（大連理工大學供圖）

“航向350，水深3.88米，識別扇貝，機械臂釋放，成功抓取。”

9月19日，大連金石灘，距離海岸約300米的一處80平米見方的作業平臺上，正在進行2020年全國水下機器人（大連）大賽自主抓取組的比賽。大連理工大學OurEDA隊的水下機器人大顯身手，抓取了11個“獵物”。憑借這一成績，他們也成功摘取了該組別的決賽冠軍。

據大連理工大學OurEDA隊領隊、大連理工大學水下智能機器人實驗室工程師張萬輝介紹，這臺水下機器人搭載了雙目攝像頭，在水體環境比較渾濁的情況下也能讓畫面比較清晰，較好地輔助進行水下抓取，同時搭載了水下智能算法，可以實現完全自主抓取。

對于這項冠軍成績，張萬輝非常謙虛地說“還可以”，實際上卻來之不易。比賽前的一個多月，他們幾乎連軸轉，忙于編寫算法、測試硬件等，但在比賽前的一周甚至報到當天，機器人還出現了各種問題：硬件損壞、程序出bug……

“我們最終解決了這些問題，在自主抓取比賽中實現了從無到有的突破。不過當時，我們的機械臂有一個關節是壞掉的，在壞的情況下我們抓到了11個，假如機械臂是好的，我們可能還會抓更多一些。”張萬輝說，主要還是硬件出現故障，設計上存在缺陷，“這也提醒我們，要在提升技術水平上繼續努力，而不能滿足于現在的成績。”

同樣在自主抓取組實現突破的，還有北航—中科院自動化所聯隊。

“今年，我們對機器人的線纜部分作了一些改進，比賽非常順利地進行下來。”該聯隊成員王世強說，由于海底洋流較大，去年在參加自主抓取比賽時，機器人的線纜被扯斷，最終沒能進行比賽。“同時，考慮到真實海洋環境是動態變化的，單一的控制參數很難適應復雜的環境，所以使用了強化學習算法，通過視覺反饋的信息，能夠及時調整相應控制參數，進而在算法層面實現適應性更強、更自主的抓取。”

對于今年首次參賽的該聯隊隊員魯岳來說，這樣的機會尤為珍貴。

“真正見識到了實際海洋環境下的目標檢測情況，這跟在數據集上進行檢測差別非常大。”魯岳在這次比賽中負責水下目標識別，他說，數據集上采集的圖像比較清晰，對速度也沒有太大要求，但在實際應用中，檢測速度必須達到實時效果，而且真實海洋環境更惡劣，螺旋槳的干擾、洋流的影響等，都會讓檢測變得更加困難。“下一步，我們還是要在模擬海洋環境進行實時檢測方面進行深入研究，提高這方面的精度，這樣，我們的機器人才能走出實驗室，在實際產業中應用。”

說到產業應用，國家自然科學基金委員會信息科學部常務副主任張兆田特別提到：“從基金委的資助工作來講，科學家有很多很好的想法，多年來也取得了很多好的基礎研究成果，這些基礎研究成果的呈現形式可能大多是論文，如果轉化到應用當中去，形成能力，推動產業和科技的進步，這是我們舉辦全國水下機器人大賽的目的之一。”

據了解，“全國水下機器人大賽”是由國家自然科學基金委員會發起，于2017年首次舉辦，目前已經形成了廣東湛江南方賽和遼寧大連北方賽的南北雙賽競賽模式。其中，湛江南方賽以AUV巡航探測為主，大連北方賽以ROV智能作業為主。此次大賽共有20支隊伍參加線下現場的人機協同抓取組和自主抓取組比賽，另有290支團隊和170個單人參加線上目標識別組比賽。

作為國際上唯一的真實近海環境下水下機器人競技高端賽事，全國水下機器人大賽將科研成果同海洋牧場產業有機結合，開啟了我國人工智能領域的一次創新應用。

近年來，隨著我國水產養殖業的不斷發展，海洋牧場的采捕方式卻依然主要依靠人工潛水的傳統作業方式。每逢收獲季，潛水員人工作業不僅勞動強度大、生產效率低、采捕成本高，而且長期水下作業，也會給潛水員帶來一定的職業傷害。

因此，采用水下機器人進行海產品捕撈、推進海洋牧場的智能化和工業化水平成為大勢所趨。

而這也正是參賽隊想要達到的目標。

“負責采捕海產品的潛水員吃的是年輕飯，可能過了40歲就不能再下水工作了，而且在水下還很容易發生危險。”張萬輝對此頗為擔憂。在他看來，水下機器人對于海洋牧場產業來說大有可為。下一步，他們的團隊將在自主抓取環節上繼續下功夫。“因為從企業角度來考慮，人機協同終究還是需要一個操作員，如果能夠實現全自主抓取，不僅可以為企業減少后續投資，也可以延長作業時間、提高作業效率。”

在人工智能改變生活、改變世界的時代，水下機器人產業必定未來可期。

而正如國家自然科學基金委員會黨組成員、秘書長韓宇所說：“基金委高度重視對人工智能機器人以及相關領域的支持和發展，并將一如既往地支持科學家勇攀科學高峰，培育出更多的從0到1的原創成果，積極搭建成果宣示平臺，推進基礎理論研究、關鍵核心技術、科技應用開發、人才隊伍建設四位一體貫通發展，助力“人工智能＋”產業應用成為我國雙循環經濟發展格局中的新引擎。”