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?！?/p>

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(yè)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(jù)大連理工大學OurEDA隊領(lǐng)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(huán)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(xiàn)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(zhuǎn)，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(xiàn)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(xiàn)了從無到有的突破。不過當時，我們的機械臂有一個關(guān)節(jié)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?！睆埲f輝說，主要還是硬件出現(xiàn)故障，設(shè)計上存在缺陷，“這也提醒我們，要在提升技術(shù)水平上繼續(xù)努力，而不能滿足于現(xiàn)在的成績?！?/p>

同樣在自主抓取組實現(xiàn)突破的，還有北航—中科院自動化所聯(lián)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?！痹撀?lián)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(huán)境是動態(tài)變化的，單一的控制參數(shù)很難適應復雜的環(huán)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(diào)整相應控制參數(shù)，進而在算法層面實現(xiàn)適應性更強、更自主的抓取。”

對于今年首次參賽的該聯(lián)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(huán)境下的目標檢測情況，這跟在數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(huán)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?！跋乱徊?，我們還是要在模擬海洋環(huán)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(chǎn)業(yè)中應用?！?/p>

說到產(chǎn)業(yè)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(chǔ)研究成果，這些基礎(chǔ)研究成果的呈現(xiàn)形式可能大多是論文，如果轉(zhuǎn)化到應用當中去，形成能力，推動產(chǎn)業(yè)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?！?/p>

據(jù)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(fā)起，于2017年首次舉辦，目前已經(jīng)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(yè)為主。此次大賽共有20支隊伍參加線下現(xiàn)場的人機協(xié)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(huán)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(chǎn)業(yè)有機結(jié)合，開啟了我國人工智能領(lǐng)域的一次創(chuàng)新應用。

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

因此，采用水下機器人進行海產(chǎn)品捕撈、推進海洋牧場的智能化和工業(yè)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(chǎn)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(fā)生危險?！睆埲f輝對此頗為擔憂。在他看來，水下機器人對于海洋牧場產(chǎn)業(yè)來說大有可為。下一步，他們的團隊將在自主抓取環(huán)節(jié)上繼續(xù)下功夫。“因為從企業(yè)角度來考慮，人機協(xié)同終究還是需要一個操作員，如果能夠?qū)崿F(xiàn)全自主抓取，不僅可以為企業(yè)減少后續(xù)投資，也可以延長作業(yè)時間、提高作業(yè)效率。”

在人工智能改變生活、改變世界的時代，水下機器人產(chǎn)業(yè)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(guān)領(lǐng)域的支持和發(fā)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(chuàng)成果，積極搭建成果宣示平臺，推進基礎(chǔ)理論研究、關(guān)鍵核心技術(shù)、科技應用開發(fā)、人才隊伍建設(shè)四位一體貫通發(fā)展，助力“人工智能＋”產(chǎn)業(yè)應用成為我國雙循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展格局中的新引擎?！?/p>