路线问题是根本性的问题。今天聊聊水下机器人科研需要什么样的水下机器人。
一、入门级别的水下机器人
这几年水下机器人慢慢地有了一点小火的感觉。一个表现就是做水下机器人的学校是越来越多了。很多都不是传统的搞水下机器人、水下工程、船舶的学校，都开始搞水下机器人了。可能陆地上的机器人、空中的无人机都很成熟了，可供研究的内容不多了。相比之下，水下机器人还显得比较空白，于是研究的人多了起来。
很多学校在入门水下机器人科研的时候，都会选择BlueRov。
其实，作为入门级的话，BlueRov还是挺不错的。BlueRov整机较为成熟，价格比较稳定，如果没有升级配置的话，3-4万上下；零部件体系较为成熟，供应商数量多一些，零部件价格也在不断下降当中；软硬件部分开源，比较适合有一定动手能力的大学生们。整体上来说，作为水下机器人科研的入门，性价比还是比较高的。
Blue最大的问题是，它只适合入门。
Blue体型太小了。这带来一系列的问题。比如说，搭载不了什么复杂的设备，毕竟小马是很难拉动什么大车；Blue的耐压舱也很小，想塞进去多一些的电路模块也不现实，比如英伟达的一款模块，长102mm，就放不进去；亚克力的耐压舱，那种设计装舱、拆舱都很麻烦，同时亚克力材料本身耐压能力不强，根据实际用的经验，水深超过20m几乎肯定完犊子了，进水之后，电路短路、零部件腐蚀甚至电池起火，一个比一个麻烦；Blue的推进器密封性不佳，不能在海水环境下使用，在海水中用一次，就等着后面一个接一个坏了吧。
上面说的这些问题，不是说Blue一无是处。实际上，就像前面说的，Blue用来入门还是挺不错的选择，问题是只适合用来入门。当然，不少Blue的零部件供应商也对不少零部件做了不少改进。比如说，亚克力舱换成铝合金舱，并且做了表面氧化处理，耐压能力、耐腐蚀能力都很好；推进器方面，国内这两年也多了一些性价比比较高、可靠性比较好的厂家，比如说青岛策海公司、郑州蓝鲸海洋科技公司。Blue的广泛应用，还带动了相关零部件的发展。近几年来，适用于Blue的水下机器人零部件供应商数量不断增加，价格不断下降。这无疑对水下机器人行业的繁荣发展是很有帮助的。总之，Blue降低了水下机器人科研的门槛，促进了水下机器人相关产业链的发展，功不可没。
但是Blue毕竟是入门级的产品，耐压舱舱内空间小，拓展功能比较难。当然也可以增加耐压舱的数量，来实现拓展。舱的数量增多，水下机器人的重力增加，又需要增加浮力块的体积。Blue本身体的体积比较小，难以加装体积比较大、比较重的设备。因为体量比较小，浮心和重心的位置靠得比较近，加上自身的重量比较小，抗风浪能力很差。同时，因为是电池驱动，也不可能使用大功率的推进器。在水池里用没什么问题；在真实的海域里，2节的洋流就能把Blue整得无可奈何。
所以这就引出了一个值得思考的问题：什么样的水下机器人适合做水下机器人的科研？
二、水下机器人科研需要什么样的水下机器人？
当然，不同目的、不同方向的科研，需要的水下机器人是不同的。由于本人的学识、见识有限，因此仅仅讨论比较常见的、普遍的水下机器人科研。
首先，如果科研的目的是面向行业应用，或者说是比较复杂的水下作业（比如捕捞、搜救、水下电焊），那么这水下水下机器人必然要具备比较强的水下作业能力。这话说的好像废话一样，但是在水下机器人这个魔幻的行业里，很多很容易懂的道理，很多所谓的“专业人士”就是不懂。无奈╮(╯▽╰)╭
为了达到较强的作业能力，水下机器人需要搭载一些作业工具，比如说为了搞水下电焊，那应该搭载多轴的机械臂；为了在浑水环境中获得水下的图像，需要搭载成像声呐；为了获得较强的抗水流能力，同时也是为了驱动较重的水下机器人，需要推力较大的水下推进器；较大推力的水下推进器功率较大，需要较大功率的电源，较大功率的电源又需要较大的耐压舱……水下机器人是一个小型的系统工程，各方面应该均衡、协调。这和做汽车是一样的道理。
其次，科研用的水下机器人，应当具有一定的拓展性。在很多情况下，对很多大学的课题组来说，购置一台水下机器人的价格都是很高的。所以很多水下机器人，都是“一机传三代、代代小改动”。既然要改动，或者是说升级、拓展，那这水下机器人就要预留一定的空间，方便安装新的零部件、作业模块。比如说，如果想做图像处理、海参的自主识别（大连的全国水下机器人大赛的比赛内容），水下机器人水下部分可能需要加装显卡等图像处理模块。耐压舱太小的话，可能就没办法塞得下去了。现在的水下机械臂，大都比较大、重，尤其是液压的机械臂。如果装在微小型的水下机器人上面，会导致水下机器人的结构失衡，很难在水下保持水下机器人的平衡。
综合考虑上述两点，那么水下机器人是没办法很小的，最起码不能做到类似于Blue的那种大小。实际上，Blue的大小误导了很多做水下机器人的团队，总觉得水下机器人就应该做成那种大小，或者是认为那种大小是最好的。但实际上，显而易见的是，水下机器人的大小应该从其作业任务出发，同时也受零部件技术、尺寸的限制。
我们这边的经验，比较适合科研的水下机器人的尺寸大约800*700*800mm，岸基电源供电，重量在30kg以上，圆柱形耐压舱的直径大约140mm。当然如果不是圆柱形的那种舱，体积就另当别论了。
还有，某些特殊的作业任务对水下机器人有不同的要求。
比如说，捕捞海参的水下机器人，需要注意推进器对海底泥沙的扰动。本来海里水就比较浑浊，如果垂直方向的推进器位置比较靠下，且正推的方向是向下的，那激起的水流就有可能把海底的水搞得更加浑浊，进而影响水下摄像头的图像，很容易导致白茫茫一片啥也看不见。捕捞机器人最好自带收集筐……算了，这方面说太多了不合适。毕竟是我们未来主要的方向，涉及到核心的技术方向了。说到这里，不得不吐槽一下吸取式的捕捞机器人。在2017年大连第一届全国水下机器人大赛（当时的名字还是水下机器人目标抓取大赛）出现了吸取式捕捞机器人以后，从2018年开始，比赛已经禁止了吸取式这种捕捞方式，理由是吸取式破坏海底环境。结果到现在，还有一些团队做吸取式的捕捞机器人。怎么说呢，吸取式是一种比较偷懒的捕捞方式。而且，实践已经证明，吸取式容易把海底的泥沙起来。本来海底就已经比较浑浊了。这么一搞，就更加浑浊了。
高抗水流的水下机器人，一般都倾向做的比较大，采用大推力的推进器。其实，个人感觉哈，在复杂的海流环境里，想要靠推进器来维持水下机器人在水下的姿态稳定，难度很大，而且不应该只靠推进器来维持稳定。水下机器人的结构设计也很重要，最重要、最基本的原则就是浮心在上、重心在下，而且两者需要有一定的距离。比如说上面提到的尺寸大约800*700*800mm的水下机器人，重心和浮心的距离应该在200mm左右。当然这个距离和水下机器人的大小有关系。机器人越大，这个距离应该越大。200mm也是我们的经验，现在还没空做太多的实验。欢迎有这方面经验的同学交流。
最近有点忙。今天就先写到这吧。欢迎交流。
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江湖再见。