水下机器人：工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称无人遥控潜水器。由于水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人日益成为开发海洋的重要工具。
智能水下机器人：将人工智能、探测识别、信息融合、智能控制、系统集成等多方面的技术集中应用于同一载体上，在没有人工实时控制的情况下自主决策，代替人类在复杂的水下甚至是海洋环境中控制完成预定任务。
一、水下机器人分类：
广义上的水下机器人，也可称作潜水器（Underwater Vehicles）,是一种可在水下代替人，在充满未知的海洋环境中完成某种任务的装置。
根据是否载人，可将潜水器分为载人潜水器和无人潜水器。
无人潜水器按照与水面支持系统间联系方式的不同，可分为有缆遥控水下机器人（Remotely Operated Vehicle,简称ROV)、无缆水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV）两种。
有缆水下机器人都是遥控式的，根据运动方式不同可分为摇曳式、（海底）移动式和浮游（自航）式三种。
无缆水下机器人一般是自治式机器人（又称智能机器人），它能够依靠本身的自主决策和控制能力，高效地完成预定任务，在一定程度上代表了水下机器人的发展趋势。
二、我国水下机器人：
1、“海人一号”（首台独立自主研发有缆水下机器人）
七十年代末期，中国科学院沈阳自动化研究所和上海交通大学合作研制了我国独立自主研发的第一台大型水下机器人。1985年12月，在中科院的支援下，蒋新松任总设计师的中国第一台水下机器人“海人一号”样机首航成功。
1986年3月，王大珩、王淦昌、杨嘉墀和陈芳允四位科学家向提出的“关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议”，得到了的重要批示。、果断决策，于1986年11月启动实施了高技术研究发展计划，简称863计划。在这不久，“水下机器人”就成为863计划自动化领域重点项目，从此奏响了我国深海运载器研发的序曲。
2、探索者（无缆水下机器人）
蒋新松带领中科院沈自所于1994年成功研制“探索者”号无缆水下机器人（AUV）。它工作深度达到1000米，并且甩掉了与母船间联系的电缆，实现了从有缆向无缆的飞跃。
3、CR-01（6000米自治水下机器人）
在成功研制1000米水下机器人后，蒋新松又瞄准了当时国际上先进的6000米自治水下机器人技术。随后蒋新松领导的“CR-01”6000米自治水下机器人成为863计划机器人主题的重点项目。当年56岁的徐芑南被任命为“CR-01”水下机器人总设计师。“CR-01”从1992年6月起开始研制，我国与俄罗斯科学院海洋技术研究所合作，于1995年8月研制成功，并赴太平洋进行了深海资源考察实验。随后，又进行了两年的工程化研究，并于1997年再赴太平洋进行了深海资源探测，获得了大量的深海资料。
其体长4.37m，宽0.8m，空气中重量1305.15kg,最大潜深6000m，最大水下航速2节，续航能力10h，定位精度为10m-15m，可在6000m水下进行摄像、拍照、测量海底地势与剖面、海底沉物目标搜索和观察、水文物理测量和海底多金属结核丰度测量，并能自动记录各种数据及其相应的坐标位置。
4、“潜龙一号”AUV
2014年8月31日，我国自主研制的6000mAUV“潜龙一号”在东北太平洋多金属结核合同区成功下潜作业，顺利完成了综合性能测试。“潜龙一号”长4.6m、直径0.8m、重量为1500kg，最大工作水深6000m，巡航速度2节，最大续航能力24h，配有浅地层剖面仪等探测设备，可完成海底微地形地貌精细探测、地质判断、海底水文参数测量和海底多金属结核丰度测定等任务。
5、“蛟龙”号载人潜水器
2014年7月，我国“蛟龙”号载人潜水器下潜作业，并对搭载的微型无人潜水器“龙珠”号进行试验。“龙珠”号重量仅有40kg，配有3部电动推进器，通过一根光纤与“蛟龙”号相连，由“蛟龙”号球舱内的潜航员遥控控制，且自带摄像机，可进行水下观察和录像，与“蛟龙”号互补形成更全面的观测能力。
在水下工作期间，“龙珠”号与“蛟龙”号按照预先规划的协同作业流程“分工协作”、“默契配合”，完成了相互之间互动拍摄和“龙珠”号的释放与回收等预定的工作任务，形成了两种不同类型的潜水器在水下协同作业的新模式。
“蛟龙号”，长、宽、高分别是8.2米、3.0米与3.4米，空重不超过22吨，最大荷载是240公斤，最大速度为每小时25海里，巡航每小时1海里，当前最大下潜深度7062.68米，最大工作设计深度为7000米，理论上它的工作范围可覆盖全球99.8%海洋区域。
6、“北极ARV”水下机器人
自2002年起，沈阳自动化所在国内首次提出了ARV概念——ARV是一种集自治水下机器人（AUV）和遥控水下机器人（ROV）技术特点于一身的新概念水下机器人。2008年7月，第一代北极ARV搭乘“雪龙”号科考船，随队出征我国第三次北极科考，在北纬84.6°开展了冰下调查，圆满完成了处子秀。
第一代北极ARV：重量：350kg、长度：2.1m、宽度：0.65m、高度：0.7m、最大潜深：100m、作业半径：3km。
第二代北极ARV：重量：180KG （成功瘦身近一半重量）、长度：1.07m、宽度：0.65m、高度：0.92m、最大潜深：100m、作业半径：3km。
北极ARV已成为北极科考中一种有效、连续、自主、实时的观测手段。看似不大的北极ARV携带了温盐仪、光通量测量仪和水下摄像机等多种测量设备，具有多种科学观测能力。可获得冰下光透射辐照度、冰底形态、海冰厚度、温度、盐度、深度和海洋环境参数等多种科学观测数据，极大地补充了现有的北极冰下监测手段。北极海冰融化对我国气候有着一定的影响。北极科考的主要目的就是了解北极海冰快速融化的机理。通过北极ARV可连续测量出海冰吸收的太阳辐射能的空间变化，估算出同纬度更大范围海冰对太阳辐射能的吸收。另外，通过水下机器人测量得到的冰厚图，可以反映出冰底的粗糙度，从而分析出海水对冰的影响等。
三、水下机器人六大关键技术：
水下机器人是一种技术密集性高、系统性强的工程，涉及到的专业学科多达几十种，主要包括仿真、智能控制、水下目标探测与识别、水下导航（定位）、通信、能源系统等六大技术。
1、仿真技术
由于水下机器人的工作区域为不可接近的海洋环境，环境的复杂性使得研究人员对水下机器人硬件与软件体系的研究和测试比较困难。因此在水下机器人的方案设计阶段，研究人员进行仿真技术研究的内容分为两部分。
其一，平台运动仿真。按给定的技术指标和水下机器人的工作方式，设计机器人平台外形，并进行流体动力试验，获得仿真用的水动力参数。一旦建立了运动数学模型、确定了边界条件后，就能用水动力参数和工况进行运动仿真，解算各种工况下平台的动态响应。如果根据技术指标评估出平台运动状态与预期存在差异,则通过调整平台尺寸、重心浮心等技术参数后再次仿真,直至满足要求为止。
其二，控制硬、软件的仿真。控制硬、软件装入平台前，先在实验室内对单机性能进行检测，再对集成后的系统在仿真器上做陆地模拟仿真试验，并评估仿真后的性能，以降低在水中对控制系统调试和检测所产生的巨大风险。内容包密封、抗干扰、机电匹配、软件调试。另外，上述所需的仿真器主要由模拟平台、等效载荷、模拟通信接口、仿真工作站等组成。
2、智能控制技术
智能控制技术，旨在提高水下机器人的自主性，其体系结构是人工智能技术、各种控制技术在内的集成，相当于人的大脑和神经系统。软件体系是水下机器人总体集成和系统调度，直接影响智能水平，它涉及到基础模块的选取、模块之间的关系、数据（信息）与控制流、通信接口协议、全局性信息资源的管理及总体调度机构。
3、水下目标探测和识别技术
目前，水下机器人用于水下目标探测与识别的设备仅限于合成孔径声纳、前视声纳和三维成像声纳等水声设备。
合成孔径声纳是用时间换空间的方法、以小孔径获取大孔径声基阵的合成孔径声纳，非常适合尺度不大的水下机器人，可用于侦察、探测、高分辨率成像，大面积地形地貌测量等。
前视声纳组成的自主探测系统，是指前视声纳的图像采集和处理系统，在水下计算机网络管理下，自主采集和识别目标图像信息，实现对目标的跟踪和对水下机器人的引导。通过不断的试错，找出用于水下目标图像特征提取和匹配的方法，建立数个目标数据库。特别是在目标图像像素点较少的情况下，较好地解决数个目标的分类和识别。系统对目标的探测结果，能提供目标与机器人的距离和方位，为水下机器人避碰与作业提供依据。
三维成像声纳，用于水下目标的识别，是一个全数字化、可编程、具有灵活性和易修改的模块化系统。可以获得水下目标的形状信息，为水下目标识别提供了有利的工具。
4、水下导航（定位）技术
用于自主式水下机器人的导航系统有多种，如惯性导航系统、重力导航系统、海底地形导航系统、地磁场导航系统、引力导航系统、长基线、短基线和光纤陀螺与多普勒计程仪组成推算系统等。由于价格和技术等原因，目前被普遍看好的是光纤陀螺与多普勒计程仪组成的推算系统。该系统无论从价格上、尺度上和精度上，都能满足水下机器人的使用要求，目前国内外都在加大力度研制。
5、通信技术
目前的通信方式主要有光纤通信、水声通信。
光纤通信由光端机（水面）﹑水下光端机﹑光缆组成。其优点是传输数据率高（100Mbit/s）且具有很好的抗干扰能力。缺点是限制了水下机器人的工作距离和可操纵性，一般用于带缆的水下机器人。
水声通信是水下机器人实现中远距离通信唯一的、也是比较理想的通信方式。实现水声通信最主要的障碍是随机多途干扰，要满足较大范围和高数据率传输要求，需解决多项技术难题。
6、能源系统技术
水下机器人、特别是续航力大的自主航行水下机器人，对能源系统的要求是体积小、重量轻、能量密度高、多次反复使用、安全和低成本。目前的能源系统主要包括热系统和电-化能源系统两类。
热系统是将能源转换成水下机器人的热能和机械能，包括封闭式循环、化学和核系统。其中由化学反应（铅酸电池、银锌电池、锂电池）给水下机器人提供能源，是现今一种比较实用的方法。
电-化能源系统是利用质子交换膜燃料电池来满足水下机器人的动力装置所需的性能。该电池的特点是能量密度大、高效产生电能，工作时热量少，能快速启动和关闭。但是该技术目前仍缺少合适的安静泵、气体管路布置、固态电解液以及燃料和氧化剂的有效存储方法。随着燃料电池的不断发展，它有望成为水下机器人的主导性能源系统。
四、水下机器人发展方向：
1、向远程发展
太阳能自主水下机器人能解决远程续航问题。智能水下机器人向远程发展的技术障碍有三个：能源、远程导航和实时通信。目前正在研究的各种可利用的能源系统，包括一次电池、二次电池、燃料电池、热机及核能源。太阳能自主水下机器人需要浮到水面给机载能源系统充电，而这种可利用的能源又是无限的。
2、向深海发展
发展优化6000m水深技术，成为许多国家的目标。海洋资源大多存储于深海，6000m以上水深的海洋面积，占海洋总面积的97％。因此，许多国家把发展6000m水深技术作为目标，美国、日本、俄罗斯等国，都先后研制了6000m级的无人潜航器。美国伍兹霍尔海洋研究所研制的深海探测器“ABE”，可在水深6000m的海底停留一年；日本1993年研制了工作水深为11000m的深海无人潜水器“海沟号”；中国的“潜龙一号”也具备了6000m深度的作业能力。
3、向智能型发展
增加水下机器人行为的智能水平，一直是各国科学家的努力目标。但由于目前的人工智能技术还不能满足水下机器人智能水平增长的需要。因此，一方面，不能完全依赖于机器的智能，还需更多依赖传感器和人的智能，打造监控型水下机器人。另一方面，发展多机器人协同控制技术，也是未来自主水下机器人的重要发展方向。
源自：海洋知圈
