水下机器人是一种可在水下移动、具有视觉和感知系统，通过遥控或自主操作方式使用机械手或其它工具，代替或辅助人去完成某些水下作业的装置。
水下机器人为服务类机器人，具有60多年的发展历程。水下机器人的研究方向以无人化为主，使其可在高危险、被污染以及零可见度的水域环境下工作，配备声呐系统、摄像机、照明灯和机械臂等装置，可以完成实时视频传输、声呐图像绘制，抓起重物等各种专业操作。目前，水下机器人已经在海洋探索、渔业养殖、水下检测维修、搜救、消费娱乐、军事、教育等领域广泛应用。
早期的水下机器人要应用于海洋石油开采业务，1975至1985年，由于海洋油气业的迅速发展，水下机器人飞速发展进入一个全新的发展时期。到1981年，无人遥控水下机器人市场保有量400余艘，其中90%以上用来直接或间接为海洋石油开采业服务。海洋石油和天然气开发的需要，推动了水下机器人理论和应用的研究，水下机器人的数量和种类显著增长。
按照无人潜水器与水面支持设备（母船或平台）间联系方式的不同，水下机器人可以分为两大类：一类是有缆水下机器人，习惯上把它称为水下遥控运载体（RemotelyOperatedVehicle）简称ROV，ROV通过电缆由母船向其提供动力，人在母船上通过电缆对ROV进行遥控；另一类是无缆水下机器人，习惯上把它称为水下自主式无人运载体（AutonomousUnderwaterVehicle）简称AUV，AUV自带能源，依靠自身的自治能力来管理和控制自己以完成人赋予的使命。
一、ROV的分类
ROV数量众多，设计各不相同，功能及复杂度千差万别，这些都给ROV的准确分类造成一定困难。英国DouglasWestwood根据业界实践，将ROV分为7种类型，分别为微型ROV（MiniatureROVs,MROVs）、可视型ROV（EyeballROVs,EROVs）、观察型ROV（InspectionROVs,IROVs）、拖拽型ROV（RemotelyOperatedTowedVehicles,ROTVs）、作业型ROV（Work-ClassROVs,WROVs）、履带型ROV（TrackedROVs,TROVs）、挖掘型ROV（Ploughs）。
1.微型ROV（MROV）
微型ROV从销售数量上看是ROV工业里增长最快的一个细分领域。它们通常是全电力的系统，用于开放水域或封闭水域（如液舱）的检查和监测等。MROV能在各种环境中使用，如清洁水、受污染水、冷水、海水等。MROV的工作水深一般小于100米，但如果搭载在其他大型潜水设备上使用，理论上可到达任何深度。部分MROV配备图像声呐，使其能用在能见度低的环境中。此外，MROV也可以配备其他设备如小型机械手等。
2.可视型ROV（EROV）
可视型ROV通常是全电力的系统，用于执行检查任务，有时也用于支持潜水员的潜水活动。EROV在潜水员下潜之前先行检查危险水域，或为其提供照明和图像记录。EROV因其较低的成本广泛应用于科学研究领域。EROV虽然没有作业级ROV那样的动力和载重，但也可作为各种传感器、工具设备、机械手等的平台。大部分EROV工作水深在300米以内，随着技术的进步其工作水深及功能在不断提高。
3.观察型ROV（IROV）
观察型ROV通常用于水下结构和硬件的检查、测量、打捞、收集物理和图像样本等。IROV可以配备与WROV相似的机械手，但该机械手并非固定搭配，而是能被随时拆除，这使得IROV拥有很大的灵活性，在执行不同任务时选用不同的设备。早期IROV使用液压推进方式，目前则越来越多地使用电力推进。大部分IROV的工作水深在1000米以内。IROV因兼顾功能和成本，广泛用于海洋可再生能源领域。
4500米级“海马”号ROV
4.拖拽型ROV（ROTV）
拖拽型ROV由水面船艇拖拽，是水下传感器的平台，通过其表面的控制单位控制ROTV的水平和垂直位置，使其能精确执行测量等任务。ROTV拥有较大的尺寸，且通过拖缆能提供足够的电力和数据传输速度，因此ROTV能比AUV等搭载更多的测量设备和传感器。ROTV测量具有很高的稳定性，能获得精确的经纬度、高度等位置信息。ROTV的直线测量方式可用于海底线缆及管道检查，以及军事上探测鱼雷等。与WROV相比，ROTV的测量速度较快，但不能像WROV那样执行更深入细致的工作。使用ROTV的船艇一般也同时配备IROV，用以监视ROTV在执行任务时是否存在异常。
5.作业型ROV（WROV）
作业型ROV主要用于油气开发行业，包括钻井支持、施工支持和检查修理维护等细分领域。作业型ROV通常配备有2只机械手，可直接进行抓、推、拉等，也可以使用其他工具。作业型ROV通过电缆获得动力和控制信息，既能进行监测和探查，也是各种水下工具的平台。一些制造商根据WROV执行任务的不同将WROV分为重型和超重型，也有的制造商将WROV归类为调查型，因为它能搭载大量传感器并具有很高的数据传输速度。WROV通常配置在配备ROV收放系统（LaunchandRecoverySystem,LARS）的专用船舶上。WROV的工作水深在1000米以上，通常在3000～4500米之间，这也是大部分商业作业的范围，部分WROV可根据任务的不同到达更深的水域。
6.履带型ROV（TROV）
履带型ROV主要用于海底采矿及电缆/管道的安装、埋藏等，因主要在海底作业，因此TROV采用履带更便于活动。目前大量TROV被用于海洋可再生能源项目的线缆安装，或者对海上风力发电机安装位置进行水文特征测量。部分TROV被长期置于水底进行海洋观测。
7.挖掘型ROV（Plough）
挖掘型ROV是尺寸最大的ROV，用于易受鱼群干扰或破坏的水域的海底管线埋藏等。Plough由大型船舶驱动，带有大量工具、设备和系统，造价及使用成本均十分高昂。
工业级水下机器人
以上分类方法或许过于复杂，ROV还有一种较为简单的分类方法，即只把ROV分为观察级和作业级。观察级ROV针对水下特定目标进行定期观察和检查，如水下基础设施、渔业、船体、以及科学研究项目等。其核心部件是水下推进器和水下摄像系统，有时辅以导航、深度传感器等常规传感器，本体尺寸和重量较小（通常小于15kg），负荷较低，成本较低，工作水深一般在1500米之内。
作业级ROV用于水下打捞、水下施工等应用，带有水下机械手、液压切割器等作业工具，还配备前视声纳、侧扫声纳、海底绘图、海底剖面等设备，尺寸和重量较大，造价高，工作水深可达6000米。
二、ROV的应用
ROV广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。世界上的海洋大国如美国、俄罗斯、日本、英国和法国等都开发了多种型号的ROV系统，用于不同的使命任务和不同的工作深度。
民用方面，R0V在海洋救助与打捞、海洋石油开采、水下工程施工、海洋科学研究、海底矿藏勘探、远洋作业等方面发挥着非常重要的作用。目前世界上的ROV主要集中于石油和天然气工业以及离岸与近岸工程中。归纳起来，ROV在民用上主要有几个方面的应用：
1.石油和天然气
石油和天然气的勘探开发是ROV使用最为广泛的领域，包括钻井支持、施工支持、检查修理维护等。其中钻井支持中包括对海床进行监视、协助控制基盘位置、对防喷器进行监视和清理等。施工支持包括水下处理和分离设备的安装、水下采油井修理、管线安装等。检查修理维护包括对油罐内部或封闭区域进行检测、设备无损检验、更换损坏的零部件等。
2.海洋可再生能源
ROV在海洋可再生能源领域的应用主要是设备安装和布线以及检查修理维护。在设备安装和布线方面，ROV可以协助进行电缆安装和埋藏，以及安装波浪和潮汐发电设备等。在检查修理维护方面，ROV可以对海上风力发电机可能安装的位置进行水文特征测量等。
3.海洋测量
水下测量包括地形测量、线路测量（管道和线缆）、水文测量等。地形测量主要对海床的深度、地形、结构和水下障碍物等进行测量。线路测量主要是为确保安装管道的安全性和降低安装成本，使管道避开障碍区、深海潮汐区、军事应用区等水域。水文测量并非用于安装或施工，而是了解海洋水动力情况，为使海洋航行更加安全。
水下声呐探测示意图
4.电力/通信
5.核设施
ROV可以用于核设施的检查、修理、维护，并在核设施报废时执行拆除工作。在放射性较高的区域，ROV的电子设备需要采取保护措施。通常使用能在地面或墙壁爬行的ROV来对核设施进行检查和拆除，而泄露到海中的放射性物质也需要使用ROV来确认并移除。
6.海底资源
海洋某些区域蕴藏着丰富的能源、金属、矿产等资源，如太平洋西部和印度洋沿岸国家就拥有丰富的海底资源，因此海底资源的勘探开发也成为ROV应用的主要领域之一。通常观察级ROV可用于海底资源探测，而作业级ROV可用于海底资源开发。
7.科学研究
8.安全检测
在安全领域，ROV可用于在港口开展船体检测、内河和海岸巡逻、搜救等。船体检测是海洋安全检测的重要组成部分，主要是通过公开或隐蔽的方式检查船舶是否携带毒品、走私品、爆炸品等非法物品。内河和海岸巡逻是为发现或阻止恐怖分子、海盗等袭击海上重要目标。搜救主要应用在发生海上事故的时候。
三、主要国家或地区ROV发展情况
分国家来看，日本、欧洲、美国、中国等国家在发展ROV上各有特色，主要国家发展情况如下：
1.日本
2.欧洲
英国科学家研制的“小贾森”有缆潜水器有其独特的技术特点，它采用计算机控制，并通过光纤沟通潜水器与母船之间的联系。母船上装有4台专用计算机，分别用于处理海底照相机获得的资料、处理监控海洋环境变化的资料、处理海面环境变化的资料和处理由潜水器传输回来的其他有关技术资料等。母船将所有获得的资料经过整理，发送到加利福尼亚太平洋格罗夫研究所的实验室，并贮存在资料库里。
在无人有缆潜水技术方面，根据欧洲尤里卡计划（EURECA），英国、意大利将联合研制无人遥控潜水器。这种潜水器性能优良，能在6000米水深持续工作250小时，比现在正在使用的只能在水下4000米深度连续工作只有l2小时的潜水器性能优良得多。按照尤里卡EU-191计划，还将建造两艘无人遥控潜水器：一艘为有缆式潜水器，主要用于水下检查维修；另一艘为无人无缆潜水器，主要用于水下测量。这项潜水工程计划将由英国、意大利、丹麦等国家的l7个机构参与完成。
3.美国
美国是世界上最早开始研究水下机器人的国家，早在五十年代就开始着手研究。虽然其拥有量相对于日本、欧洲等无绝对优势，但由于它在水下机器人研究方面由来已久并且一直十分重视，因此在水下机器人技术应用和研发上一直处于世界领先地位。世界上第一个真正意义上的ROV——CURV就是美国研制成功的。目前，美国已经开发了多种型号的ROV系统，用于不同的使命任务和不同的工作深度。例如，美国的MAXRover是世界上最先进的全电力驱动工作级ROV，潜深达3000米。美国加州制造的ScorpicROV安装有水下电视、声纳、5自由度机械手、四只均衡控制的高速液压推进器，每只提供113kg推力、配备自动导航和定位设备等。
4.中国
我国对于水下机器人的研究与开发起步较晚，相比于欧美国家和日本，我国一直处于落后水平。与世界其他国家一样，我国的水下机器人研究也是从立足军事需求起步的，从“六五”开始对军用水下机器人进行探索性研究，加上国内其他科研机构、大专院校的同期研制工作，到目前军用水下机器人已经服役并正在形成系列。
“发现号”6000米级遥控潜水器（ROV）
近年来我国的水下机器人研究飞速发展，能够制造大中小型ROV，在ROV的研制与开发方面也基本能够满足国内需求，在国际上占有一席之地。特别是6000米深水机器人的问世，表明我国在此领域已经取得一定成绩。但是由于在探测技术、工艺水平、综合显控、综合导航与定位等技术上存在的差距较大，致使国产水下机器人的实际应用受到限制，目前国内在不同领域的应用客户许多是购买或租借国外现有产品，不仅价格高、配套服务难，而且有些产品并不适合中国海区的使用特点，机动性、抗流能力及作业能力都显不足。因此，随着我国海洋开发事业的蓬勃发展及综合国力的提高，面对不断增长的市场需求，开发研制适合我国使用需求的水下机器人显得十分必要和紧迫。
四、国内水下机器人主要科研院所
1.中国科学院沈阳自动化研究所
主要从事水下机器人技术研究、水下机器人系统开发与工程应用，是国内最早开展水下机器人技术研发，并以此为核心研究方向的专业水下机器人研发团队。研究主要方向包括：遥控水下机器人、自主水下机器人、自主/遥控水下机器人、收放系统、载人潜水器控制系统、自主海洋观测技术、水下探测与作业技术。
2.上海交通大学水下工程研究所
上海交通大学水下工程研究所是国内最高水平的深海技术和装备研究机构之一。研究对象主要包括深海无人潜水器和水下作业装备目前，水下工程研究所正承担着大量国家大型潜水器的研制工作，是我国水下装备重要的研制基地。
3.中国船舶重工集团公司第702研究所
4.哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学水下机器人技术国防科技重点实验室的研究方向：⑴体系结构与智能控制技术；⑵声与非声环境与目标感知技术；⑶海洋环境适配技术。重点实验室以面向国家海军装备建设和海洋发展战略的重大战略需求，以支撑水下机器人等装备研究为使命，以三大研究方向的基础与应用基础研究和关键技术攻关为主要任务，以水下机器人等海洋无人系统为研究领域，以群体智能、绿色为新的技术内涵进行深入的研究。
5.上海海事大学
上海海事大学首台水下机器人—“海事一号”研制成功，“海事一号”遥控自治水下机器人在经济性、灵活性、活动范围和节能环保等方面都要优于传统遥控水下机器人，适用于大坝检测、江河湖泊的水质检测，也适用于浅海海底区域的勘察和监测，可与其他种类潜水器配合完成海洋调查和考察任务，具有良好的经济效益和社会效益。
6.西北工业大学
西北工业大学拥有航海科技创新实验室、航海模型设计制作基地、水下机器人创新基地、鱼雷和水雷陈列室、国家工程实践教育中心。
7.上海海洋大学
上海海洋大学开发一系列高科技产品，具有自主路径规划和导航能力，实现投饵、水质监测的自主化。2013年起，上海海洋大学钱卫国教授领衔的科研团队就开始了机器鱼的研究。第一代“狗鱼1号”虽然外形逼真，也克服了水中视觉避障、传感器信息接收和输出等技术难点，但电缆驱动还是让它“露出破绽”。于是，从“狗鱼2号”开始，研发进入了无电缆驱动的时代。
8.浙江大学
浙江大学与中船重工710所、中科院沈阳自动化所等单位合作，研制了浙江大学“海豚”系列AUV，利用AUV平台进行了多项科学实验和前沿技术探索，承担并完成了多项国家重要科研任务。开展了“水下机器人研制和自主航行回坞的关键技术”研究工作，海试中水下机器人出色完成了预定的任务。
9.江苏海洋大学
江苏海洋大学依托院海洋智能装备研究院，进行了水下机器人动力、控制、结构材料等方面研究，经过三年多的技术积累，具有丰富的水下机器人研发经验。
五、国内水下机器人重点企业
纵览水下机器人公司的发展情况，除外水下机器人仅作为公司部分业务的新三板上市公司臻迪科技，纯粹的水下机器人公司头部玩家为深之蓝、博雅工道，分别于2018年7月和2019年5月完成了B轮融资，其余玩家大多处在Pre-A轮次。相比竞争激烈的航拍无人机市场，消费级水下无人机市场还处于早期阶段。
1.天津深之蓝海洋设备科技有限公司
深之蓝成立于2013年1月，主要从事水下机器人的研发，围绕海洋资源探测和海洋环境监测两大主题，面向社会提供遥控水下机器人（ROV）、自主水下航行器（AUV）和水下滑翔机（AUG）等小型化水下运动平台。其最早推出的产品“河豚”和“江豚”等，主要面向军用和工业级市场。2016年开始推出专业级水下拍摄机器人，2017年推出面向人消费娱乐的水下助推器。
2.博雅工道（北京）机器人科技有限公司
3.深圳微孚智能信息科技有限公司
4.深圳鳍源科技有限公司
5.天津瀚海蓝帆海洋科技有限公司
天津瀚海蓝帆海洋科技有限公司是一家专业从事水下机器人等智能海洋装备研发和销售的高科技公司，主要面向国家海洋发展的需求，开发和销售以模块化自主水下机器人为代表的智能海洋装备；开展水下推进器、水下声学系统、通用型控制器等核心部件的研发与销售；进行CFD水动力分析与优化、国外先进产品的代理及设备租赁等服务。
6.上海彩虹鱼海洋科技股份有限公司
上海彩虹鱼海洋科技股份有限公司是一家从事海洋科学技术开发应用研究，并将研究成果进行产业化与市场化发展的深海高科技公司，研究成果—“彩虹鱼”号全海深载人深潜器，载人舱内径达到2.1米，可同时搭载3个人（一名驾驶员和两名科学家）下潜，同时也是能下潜到11000米深渊极限的作业型载人深潜器。
7.青岛罗博飞水下机器人有限公司
8.北京臻迪科技股份有限公司
北京臻迪科技股份有限公司成立于2012年10月，凭借着自主研发的小型旋翼、固定翼和高海拔无人直升机等产品，已经在工业级无人机领域占据了一席之地，并于2016年推出了PowerEgg小巨蛋消费级无人机。从2017年开始，臻迪将目光投向了“水下”，先后发布了PowerRay小海鳐、PowerDolphin小海豚和PowerSeeker寻鱼器等水下机器人产品，选择鱼、水上运动作为当前主要应用场景切入。系列水下机器人产品获得2019IF奖、2018IDEA奖、2018红点奖、2018CES创新奖、2019爱迪生发明金奖等。目前臻迪科技形成了包括无人系统（水下无人机、飞行无人机、陆地平台机器人）、大数据、虚拟仿真的产品体系。
9.潜行创新（深圳）科技有限公司
潜行创新（深圳）科技有限公司成立于2016年4月，是集研发、生产及销售为一体的水下机器人领导企业，产品销往全球四十多个国家和地区。公司总部位于深圳，国内在北京、成都、昆明、青岛设有办公室或子公司，海外在美国建立了全资子公司。公司员工百余人，核心团队来自华为、中船重工、LG、富士康、美国微软、博世等国际一流企业。成立至今已获得“国家级高新技术企业”认证资质，产品鲛GLADIUSMINI斩获德国红点大奖。
10.天津海之星水下机器人有限公司
天津海之星水下机器人有限公司成立于2015年9月，是一家主要从事国产化空化射流水下清刷设备及水下机器人自主研发、生产及服务的企业。公司借助哈尔滨工程大学在水声方面数十年的技术积淀，由哈尔滨工程大学教授、博士生导师、原国家级水声技术国防科技重点实验室主任桑恩方教授带队，其中以1名院士作为技术顾问，由4名教授、12名博士及硕士作为研发团队的核心技术骨干。团队在水库大坝、港口码头、海洋工程的诸多领域，主持或参与过多项国防、科技部、企业合作的高科技研发项目，共获省部级、国家级科技奖19项，发明专利27项。
Ostar便携式空化射流水下清刷设备
11.山东未来机器人有限公司
12.深圳市吉影科技有限公司
深圳市吉影科技有限公司成立于2013年4月，2015年正式进军水下机器人领域，获得发明专利十余项，被评为“国家高新企业”“双软企业”，产品曾荣获2018德国红点产品设计大奖、2019IF设计奖。创始团队华为出身。
13.深圳潜水侠创新动力科技有限公司
深圳潜水侠创新动力科技有限公司成立于2015年10月，是一家便携式水下机器人研发商，其产品可以随身携带，适用于潜水跟拍、海滨旅游、水产养殖、搜索救援、船舶检测等领域。公司对其设备提供租赁和出售两种模式，为用户解决水下100米深度范围内的探索观测的需求。
六、水下机器人的发展前景
整体来看，水下机器人市场是一个增长缓慢、短期内难以规模化应用及发展的市场，主要市场表现在：
⑴消费级水下机器人短期内难以大规模应用。
水下推进器及摄影跟拍是消费级产品的主力产品形态，水下推进器各玩家并没有明显的性能及价格差异，大部分市场集中在海外，出货量也基本在百台-千台的低水平量级；水下摄影跟拍受制于通信、续航、图像及价格等多方面因素的影响，发展相对滞后，消费人群也主要以专业级人群为主，性能及可用性上达不到民用要求，出货量远低于预期。消费级的产品还处于非常初级的阶段，短期内市场不会大规模爆发。
⑵工业及军工级产品商业化路径明朗，但量产能力受限。
尽管消费级产品理论上是个百亿级别的市场，但落地及民用上远低于预期，工业及军工类产品反而具有更大的想象空间。工业及军工市场需求更明确，作业环境更加多样化，比如水下勘测、水质检测、海洋测绘、管道检测、船体清洗、垃圾清理等等，场景具有一定的可复制性，机器价格昂贵，基本在几百万到几千万不等，但一般的采购量集中在1～2台，服务周期长，出货量小，标准化程度相对较低，导致工业及军工市场即使有明朗的商业路径，也是一个相对增长缓慢的市场。