近年來，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一片欣欣向榮。
2017年，預(yù)計我國機(jī)器人市場規(guī)模將達(dá)到62．8億美元，2012－2017年的平均增長率達(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，在這些漂亮的數(shù)據(jù)背后，隱藏的卻是很多難以言說的缺陷和不足，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。
對此，中國工程院院士封錫盛有著清醒的認(rèn)識。
封錫盛院士我國最早從事水下機(jī)器人研究的專家之一，曾經(jīng)擔(dān)任我國第一臺有纜遙控水下機(jī)器人“海人一號”電控系統(tǒng)負(fù)責(zé)人、我國第一臺無纜自治水下機(jī)器人“探索者號”的總設(shè)計師、“CR－01”6000米自治水下機(jī)器人項目副總設(shè)計師、“CR－01”自治水下機(jī)器人工程化項目的總設(shè)計師和“CR－02”6000米自治水下機(jī)器人總設(shè)計師。
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，國內(nèi)一直沒有統(tǒng)一的說法。目前主流的觀點認(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。
從整體情況來看，我國機(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。目前我國工業(yè)機(jī)器人約占全球市場份額30％以上，是全球第一大工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場。這主要得益于我國的工業(yè)化速度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的制造業(yè)蓬勃發(fā)展和對工業(yè)機(jī)器人需求的增加，密切相關(guān)。未來，我國工業(yè)機(jī)器人的市場前景還是非常廣闊的。
可是，畢竟我我國在這一領(lǐng)域的發(fā)展時間相對較短，所以我們的基礎(chǔ)還是比較薄弱，尤其是國外發(fā)達(dá)國家如德國、美國、日本等相比，優(yōu)勢并不明顯。
“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看，世界75％的精密減速器市場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、磁場分量，E2、H2為水中電場、磁場分量。
二、垂直極化波折射圖
圖中所示，E1、H1表示入射波的電磁場強(qiáng)度，E2、H2表示反射波的電磁場強(qiáng)度，E3、H3表示折射波電磁場強(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，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?！?/p>
因為這個原因，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)捄艽?，目前水下的傳輸網(wǎng)絡(luò)都還是個空白。
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？
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