在海洋經濟崛起與全球深海探索需求升級的雙重驅動下，水下機器人已成為海洋資源開發、科學研究與應急救援的核心裝備，2025年行業整體呈現技術突破加速、市場規模擴容、應用場景多元的發展態勢。據中國報告大廳數據，2024年我國水下機器人產量達5582臺/套，市場規模12.49億元，2025年產能預計同比增長12%，產量將突破6903臺/套，全球市場規模同步攀升至180億美元（QY Research數據）。從區域格局看，北美憑借技術先發優勢主導高端市場，歐洲在環保型機器人領域領跑，而中國作為亞太地區核心增長極，已形成廣東（7.47萬家企業）、江蘇（6.10萬家）、浙江（4.09萬家）為核心的產業集群，在深淵探測、多機器人協同等領域實現從跟跑到并跑的跨越，部分技術性能與國際頂尖產品差距縮小至15%以內。
水下機器人作為成本低廉、功能多樣且便攜的先進裝備，廣泛應用于海洋工程、生態保護、資源勘探等領域——在海洋石油天然氣探測中，可實現水下管道腐蝕檢測與井口維護；在海洋底棲生境保護中，能精準采集生物樣本并監測生態變化；在海上地震采集作業中，可替代人工完成高危環境下的數據采集。作為國家戰略新興產業范疇的高端制造裝備，其雖短期體量有限，但戰略價值顯著，是衡量一國海洋科技實力的重要標志。不過，行業發展仍面臨挑戰：為滿足搜救、檢查、打撈等單一場景需求，部分產品功能性趨于固化，難以應對復雜多變的水下環境；同時，小型水下機器人為提升作業能力，體積與重量不可避免增加，一定程度上限制了機動性，這些痛點成為技術迭代的核心方向。
從全球技術演進來看，二十世紀以來，美國、日本等海洋大國率先突破混合式水下機器人技術，成果獲國際認可。美國伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）研制的海神號（Nereus HROV），自帶能源且支持模式靈活切換——以遙控模式（ROV模式）完成取樣與輕作業，配備獨立作業單元，可現場短時間改裝為自主模式（AUV模式），適配不同任務需求；日本東京大學開發的R2D4智能水下機器人，專為深海與熱帶海區礦藏探測設計，借助水底聲波反射分析地形，可拍攝高精度圖像，其總長4.4米、高1.08米、質量約1058公斤，最大下潛深度達4000米；美國Forum Energy Technologies的輕型工作級ROVComanche38，2021年完成極地海上試驗后，被用于北極和亞北極海底生態系統勘探，安裝于加拿大研究破冰船CCGSA mundsen上，展現出極強的極端環境適應性。
我國水下機器人研究雖起步較晚，但近年來在政策支持與科研攻關下成果顯著，部分技術達到國際先進水平。上海交通大學研發的海龍2號無人遙控潛水器，可在3500米水深、高溫高壓環境下開展海洋調查，配備5臺多功能攝像機、1臺靜物照相機及多組照明燈，搭載2個多功能機械手（最大抓取重量250公斤），能為科考提供高清影像與實物樣本；中國科學院沈陽自動化研究所主持研發的海星6000ROV，在戰略性先導科技專項支持下，可完成深海生物、沉積物、水樣等系列化取樣，以及激光拉曼原位測量，填補了我國6000米級深海作業裝備的空白；國內多單位聯合研制的海馬號ROV，采用6061-T6槽鋁焊接框架（兼具耐腐蝕性、低密度與高強度），配備9臺攝像機（含1臺高清設備）、9只水下燈及2套機械手（左前五功能、右前七功能），可協同完成海底取樣、線纜切割等作業，已在南海多次執行探察任務，不過其方正外形導致水下運動阻力較大，作業時需依賴母船提供運輸與技術支持。
水下機器人系統總體設計
當前市場主流的小型水下機器人，普遍采用陸上控制系統+水下作業系統的架構，兩大系統包含多個功能子系統，協同實現水下作業的精準控制與高效執行。
（一）陸上控制系統
陸上控制系統是操作人員與水下機器人交互的核心樞紐，承擔指令發送、數據接收與狀態監控功能，主要由操縱系統、供電系統及其他控制系統構成。
1.操縱系統：為人員操作提供可視化平臺，通常集成于專用控制箱（內置處理器、顯示器、輸入設備）或筆記本電腦（便于便攜與現場調整）。其中，處理器作為核心，負責數據處理與指令轉換；顯示器實時反饋水下高清視頻、深度、速度等關鍵參數；鼠標、鍵盤等輸入設備支持操作人員下達前進、下潛等指令。系統預裝高效穩定的控制算法，通過建立機器人動力學模型、編寫預測控制算法，確保指令響應快、信號震蕩低，使整機具備較強抗干擾能力，適配復雜水下環境作業。
2.供電系統：針對水下部件均采用DC直流供電的特性，結合艙體空間限制，形成兩種供電方案：一是小型ROV直接攜帶直流蓄電池，非工作時可單獨取出充電，不過會增加設備負重，且需嚴格保障蓄電池水密性；二是通過陸上大功率整流變壓器，經臍帶纜為水下系統供電，適用于長時間、大功率作業場景，如深海勘探與管道維護。
3.其他控制系統：主要負責狀態信息處理、指令傳輸及連接保障，其中連接系統是關鍵支撐——通過適配水下作業環境的工業級連接器與專用傳輸模塊，實現陸上設備與臍帶纜的穩定對接，其核心作用是保障指令信號與數據傳輸的連續性和可靠性。連接系統需具備抗振動（10-2000Hz）、耐溫防潮（-40℃~85℃）特性，接觸電阻≤10mΩ，同時通過防呆插合設計避免安裝誤操作，插拔壽命≥5000次，確保在復雜作業環境下不出現信號中斷或傳輸延遲，在此基礎上將操作人員指令經處理器轉換為信號，通過連接系統與臍帶纜精準發送至水下單元；同時接收ROV傳回的設備狀態、環境數據，經處理后直觀呈現給操作人員，還可針對不同工作需求靈活展示參數變化，支持操作人員精準調試，確保機器人按預設任務執行。
（二）水下作業系統
水下作業系統是機器人實現功能的核心載體，由推進系統、通訊系統與作業系統組成，各子系統協同保障機器人在水下的機動性、通訊穩定性與作業能力。
1.推進系統：決定機器人的運動靈活性，主流采用多推進器設計（舵翼推進因適配流速較高水域，較少用于低速小型機器人）。在設計階段，需通過水動力數學模型分析優化，選擇適配電機與螺旋槳。小型機器人常用X字型六推進器架構，相較于十字型結構，可實現更多樣的運動姿態；電機采用直流無刷電機，保障長使用壽命，且能通過電流方向切換實現正反轉。理論上，六推進器設計可使機器人完成進退、潛浮、平移、旋轉、橫滾五個自由度的運動，顯著提升靈敏度與機體靈活度，適配復雜水下環境的姿態調整需求。
2.通訊系統：解決陸上與水下的信息交互難題——由于微波通訊在水下衰減快（有效傳輸僅數米）、信息量低，無法滿足高清視頻傳輸需求，小型ROV普遍采用臍帶纜有線傳輸方案。該方案兼具供電與通訊功能，不僅傳輸速度快、穩定性高，還能保障實時高清視頻與傳感器數據的雙向交互，是當前小型水下機器人的主流通訊選擇，尤其適用于近岸救援、淺海勘探等場景。
3.作業系統：根據任務需求配置功能模塊，小型機器人以觀察、取樣、簡單操作為主——觀察作業通過高清云臺攝像機實現，配合可調節云臺與水下探照燈，拓展視野并提升低能見度環境下的成像效果；復雜作業則通過更換作業端實現，如加裝小型機械手完成抓取、剪斷切割，或搭載取樣器采集水樣、沉積物樣本。系統預留多類型拓展接口，增強功能適配性，合理設計的模塊化結構可快速切換作業單元，提升設備利用率。
當前國內水下機器人產業仍面臨核心技術受制于人的挑戰——關鍵部件如高端傳感器、耐壓殼體材料等依賴進口，導致設備性能發揮受限，維修保障成本較高，難以實現大規模量產。但我國擁有遼闊海域與豐富海洋資源，為產業發展提供了天然優勢：據《2025-2030年全球及中國水下機器人行業報告》，2024年我國海上平臺總數超1.2萬個，8萬公里海底管道亟需維護，深海礦產資源勘探需求年增速超20%，這些場景為水下機器人提供了廣闊市場空間，也推動行業加速突破技術瓶頸。
水下機器人行業 核心技術突破與未來趨勢
2025年我國水下機器人行業在核心技術領域實現多項關鍵突破，為未來發展奠定堅實基礎。深度探測方面，海斗一號成功完成多次10000米級深淵科考任務，在南海9740-10767米深度區間持續作業，創造我國無人潛水器連續下潛深度紀錄，其采用的新型耐壓殼體材料與抗沖擊控制算法，使設備可靠性較早期型號提升3倍，多船兼容系統還將單次任務數據采集效率提高40%。智能化方面，新一代機器人搭載AI圖像識別系統，在北極冰區科考中定位準確率達98%，模塊化設計支持快速更換作業單元，可同步完成地形測繪、生物采樣等復合任務，形成自主控制-智能規避-多源融合的技術閉環。
從未來趨勢看，行業將朝著三大方向加速演進：
智能化與自主化升級。隨著AI、大數據與物聯網技術的融合，水下機器人將具備更強自主決策能力——可自主規劃路徑、識別目標物體并動態調整作業方案，如世航智能自研的全自由度姿態控制算法，使機器人抗流能力顯著提升，可在0-10000米水深穩定作業。同時，設備將更注重數據處理效率，2025年相關深海數據交易規模預計達80億元，區塊鏈技術的引入將實現數據確權，推動科研數據向可交易資產轉化。
多機器人協同與新興技術融合。多機器人協同作業成為提升效率的關鍵，如青島國際海洋科技展上，10臺AUV集群執行海底測繪任務，耗時僅為單機的1/5，未來該模式將在深海資源勘探、海底基礎設施維護中廣泛應用。此外，水下機器人正與VR、元宇宙技術結合，某文旅項目通過機器人直播珊瑚礁生長，結合VR打造沉浸式海洋館，單日客流超萬人次，拓展了民用消費場景。
應用場景多元化與國產化替代加速。在傳統海洋工程、科研領域外，機器人正進入災難救援、海洋牧場、極地探測等新興場景——湖北中安國際的水下機器人，可在能見度不足5米的渾濁水體中，1分鐘內生成1:1三維實景地形圖，最深下潛300米，今年已完成長江水域丟失設備打撈、貴州溶洞救援等任務，企業訂單實現翻倍增長。國產化方面，2025年我國水下機器人出口至9個國家，在海洋資源勘探領域市占率達27%，成本較歐美產品低40%，隨著核心部件如高端傳感器、自主導航系統的突破，預計2030年全海深探測體系將實現自主可控，國產設備在全球市場的競爭力將進一步提升。
2025年，我國水下機器人行業正處于從技術突破向產業落地的關鍵轉型期，政策支持（如工信部《海洋工程裝備制造業中長期發展規劃》、科技部專項基金）、市場需求與資本投入形成合力，推動行業快速發展。未來，隨著核心技術自主化、應用場景多元化與商業模式創新，水下機器人將成為激活海洋經濟的新質生產力，為我國建設海洋強國提供關鍵裝備支撐。
