正在比賽中的水下機(jī)器人成功抓取一個(gè)扇貝（大連理工大學(xué)供圖）

“航向350，水深3.88米，識(shí)別扇貝，機(jī)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(jiàn)方的作業(yè)平臺(tái)上，正在進(jìn)行2020年全國(guó)水下機(jī)器人（大連）大賽自主抓取組的比賽。大連理工大學(xué)OurEDA隊(duì)的水下機(jī)器人大顯身手，抓取了11個(gè)“獵物”。憑借這一成績(jī)，他們也成功摘取了該組別的決賽冠軍。

據(jù)大連理工大學(xué)OurEDA隊(duì)領(lǐng)隊(duì)、大連理工大學(xué)水下智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室工程師張萬(wàn)輝介紹，這臺(tái)水下機(jī)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(huà)面比較清晰，較好地輔助進(jìn)行水下抓取，同時(shí)搭載了水下智能算法，可以實(shí)現(xiàn)完全自主抓取。

對(duì)于這項(xiàng)冠軍成績(jī)，張萬(wàn)輝非常謙虛地說(shuō)“還可以”，實(shí)際上卻來(lái)之不易。比賽前的一個(gè)多月，他們幾乎連軸轉(zhuǎn)，忙于編寫(xiě)算法、測(cè)試硬件等，但在比賽前的一周甚至報(bào)到當(dāng)天，機(jī)器人還出現(xiàn)了各種問(wèn)題：硬件損壞、程序出bug……

“我們最終解決了這些問(wèn)題，在自主抓取比賽中實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的突破。不過(guò)當(dāng)時(shí)，我們的機(jī)械臂有一個(gè)關(guān)節(jié)是壞掉的，在壞的情況下我們抓到了11個(gè)，假如機(jī)械臂是好的，我們可能還會(huì)抓更多一些。”張萬(wàn)輝說(shuō)，主要還是硬件出現(xiàn)故障，設(shè)計(jì)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(jī)。”

同樣在自主抓取組實(shí)現(xiàn)突破的，還有北航—中科院自動(dòng)化所聯(lián)隊(duì)。

“今年，我們對(duì)機(jī)器人的線纜部分作了一些改進(jìn)，比賽非常順利地進(jìn)行下來(lái)。”該聯(lián)隊(duì)成員王世強(qiáng)說(shuō)，由于海底洋流較大，去年在參加自主抓取比賽時(shí)，機(jī)器人的線纜被扯斷，最終沒(méi)能進(jìn)行比賽。“同時(shí)，考慮到真實(shí)海洋環(huán)境是動(dòng)態(tài)變化的，單一的控制參數(shù)很難適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，所以使用了強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，通過(guò)視覺(jué)反饋的信息，能夠及時(shí)調(diào)整相應(yīng)控制參數(shù)，進(jìn)而在算法層面實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性更強(qiáng)、更自主的抓取。”

對(duì)于今年首次參賽的該聯(lián)隊(duì)隊(duì)員魯岳來(lái)說(shuō)，這樣的機(jī)會(huì)尤為珍貴。

“真正見(jiàn)識(shí)到了實(shí)際海洋環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)情況，這跟在數(shù)據(jù)集上進(jìn)行檢測(cè)差別非常大。”魯岳在這次比賽中負(fù)責(zé)水下目標(biāo)識(shí)別，他說(shuō)，數(shù)據(jù)集上采集的圖像比較清晰，對(duì)速度也沒(méi)有太大要求，但在實(shí)際應(yīng)用中，檢測(cè)速度必須達(dá)到實(shí)時(shí)效果，而且真實(shí)海洋環(huán)境更惡劣，螺旋槳的干擾、洋流的影響等，都會(huì)讓檢測(cè)變得更加困難。“下一步，我們還是要在模擬海洋環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)方面進(jìn)行深入研究，提高這方面的精度，這樣，我們的機(jī)器人才能走出實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)際產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用。”

說(shuō)到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)信息科學(xué)部常務(wù)副主任張兆田特別提到：“從基金委的資助工作來(lái)講，科學(xué)家有很多很好的想法，多年來(lái)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(yīng)用當(dāng)中去，形成能力，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)和科技的進(jìn)步，這是我們舉辦全國(guó)水下機(jī)器人大賽的目的之一。”

據(jù)了解，“全國(guó)水下機(jī)器人大賽”是由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)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(jìng)賽模式。其中，湛江南方賽以AUV巡航探測(cè)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(duì)伍參加線下現(xiàn)場(chǎng)的人機(jī)協(xié)同抓取組和自主抓取組比賽，另有290支團(tuán)隊(duì)和170個(gè)單人參加線上目標(biāo)識(shí)別組比賽。

作為國(guó)際上唯一的真實(shí)近海環(huán)境下水下機(jī)器人競(jìng)技高端賽事，全國(guó)水下機(jī)器人大賽將科研成果同海洋牧場(chǎng)產(chǎn)業(yè)有機(jī)結(jié)合，開(kāi)啟了我國(guó)人工智能領(lǐng)域的一次創(chuàng)新應(yīng)用。

近年來(lái)，隨著我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，海洋牧場(chǎng)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(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、采捕成本高，而且長(zhǎng)期水下作業(yè)，也會(huì)給潛水員帶來(lái)一定的職業(yè)傷害。

因此，采用水下機(jī)器人進(jìn)行海產(chǎn)品捕撈、推進(jìn)海洋牧場(chǎng)的智能化和工業(yè)化水平成為大勢(shì)所趨。

而這也正是參賽隊(duì)想要達(dá)到的目標(biāo)。

“負(fù)責(zé)采捕海產(chǎn)品的潛水員吃的是年輕飯，可能過(guò)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(xiǎn)。”張萬(wàn)輝對(duì)此頗為擔(dān)憂。在他看來(lái)，水下機(jī)器人對(duì)于海洋牧場(chǎng)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)大有可為。下一步，他們的團(tuán)隊(duì)將在自主抓取環(huán)節(jié)上繼續(xù)下功夫。“因?yàn)閺?a href="http://www.xmydyc.com/company/search.php" title="企業(yè)" target="_blank">企業(yè)角度來(lái)考慮，人機(jī)協(xié)同終究還是需要一個(gè)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(zhǎng)作業(yè)時(shí)間、提高作業(yè)效率。”

在人工智能改變生活、改變世界的時(shí)代，水下機(jī)器人產(chǎn)業(yè)必定未來(lái)可期。

而正如國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)黨組成員、秘書(shū)長(zhǎng)韓宇所說(shuō)：“基金委高度重視對(duì)人工智能機(jī)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(xué)家勇攀科學(xué)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(tái)，推進(jìn)基礎(chǔ)理論研究、關(guān)鍵核心技術(shù)、科技應(yīng)用開(kāi)發(fā)、人才隊(duì)伍建設(shè)四位一體貫通發(fā)展，助力“人工智能＋”產(chǎn)業(yè)應(yīng)用成為我國(guó)雙循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局中的新引擎。”