在海洋经济崛起与全球深海探索需求升级的双重驱动下，水下机器人已成为海洋资源开发、科学研究与应急救援的核心装备，2025年行业整体呈现技术突破加速、市场规模扩容、应用场景多元的发展态势。据中国报告大厅数据，2024年我国水下机器人产量达5582台/套，市场规模12.49亿元，2025年产能预计同比增长12%，产量将突破6903台/套，全球市场规模同步攀升至180亿美元（QY Research数据）。从区域格局看，北美凭借技术先发优势主导高端市场，欧洲在环保型机器人领域领跑，而中国作为亚太地区核心增长极，已形成广东（7.47万家企业）、江苏（6.10万家）、浙江（4.09万家）为核心的产业集群，在深渊探测、多机器人协同等领域实现从跟跑到并跑的跨越，部分技术性能与国际顶尖产品差距缩小至15%以内。
水下机器人作为成本低廉、功能多样且便携的先进装备，广泛应用于海洋工程、生态保护、资源勘探等领域——在海洋石油天然气探测中，可实现水下管道腐蚀检测与井口维护；在海洋底栖生境保护中，能精准采集生物样本并监测生态变化；在海上地震采集作业中，可替代人工完成高危环境下的数据采集。作为国家战略新兴产业范畴的高端制造装备，其虽短期体量有限，但战略价值显著，是衡量一国海洋科技实力的重要标志。不过，行业发展仍面临挑战：为满足搜救、检查、打捞等单一场景需求，部分产品功能性趋于固化，难以应对复杂多变的水下环境；同时，小型水下机器人为提升作业能力，体积与重量不可避免增加，一定程度上限制了机动性，这些痛点成为技术迭代的核心方向。
从全球技术演进来看，二十世纪以来，美国、日本等海洋大国率先突破混合式水下机器人技术，成果获国际认可。美国伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）研制的海神号（Nereus HROV），自带能源且支持模式灵活切换——以遥控模式（ROV模式）完成取样与轻作业，配备独立作业单元，可现场短时间改装为自主模式（AUV模式），适配不同任务需求；日本东京大学开发的R2D4智能水下机器人，专为深海与热带海区矿藏探测设计，借助水底声波反射分析地形，可拍摄高精度图像，其总长4.4米、高1.08米、质量约1058公斤，最大下潜深度达4000米；美国Forum Energy Technologies的轻型工作级ROVComanche38，2021年完成极地海上试验后，被用于北极和亚北极海底生态系统勘探，安装于加拿大研究破冰船CCGSA mundsen上，展现出极强的极端环境适应性。
我国水下机器人研究虽起步较晚，但近年来在政策支持与科研攻关下成果显著，部分技术达到国际先进水平。上海交通大学研发的海龙2号无人遥控潜水器，可在3500米水深、高温高压环境下开展海洋调查，配备5台多功能摄像机、1台静物照相机及多组照明灯，搭载2个多功能机械手（最大抓取重量250公斤），能为科考提供高清影像与实物样本；中国科学院沈阳自动化研究所主持研发的海星6000ROV，在战略性先导科技专项支持下，可完成深海生物、沉积物、水样等系列化取样，以及激光拉曼原位测量，填补了我国6000米级深海作业装备的空白；国内多单位联合研制的海马号ROV，采用6061-T6槽铝焊接框架（兼具耐腐蚀性、低密度与高强度），配备9台摄像机（含1台高清设备）、9只水下灯及2套机械手（左前五功能、右前七功能），可协同完成海底取样、线缆切割等作业，已在南海多次执行探察任务，不过其方正外形导致水下运动阻力较大，作业时需依赖母船提供运输与技术支持。
水下机器人系统总体设计
当前市场主流的小型水下机器人，普遍采用陆上控制系统+水下作业系统的架构，两大系统包含多个功能子系统，协同实现水下作业的精准控制与高效执行。
（一）陆上控制系统
陆上控制系统是操作人员与水下机器人交互的核心枢纽，承担指令发送、数据接收与状态监控功能，主要由操纵系统、供电系统及其他控制系统构成。
1.操纵系统：为人员操作提供可视化平台，通常集成于专用控制箱（内置处理器、显示器、输入设备）或笔记本电脑（便于便携与现场调整）。其中，处理器作为核心，负责数据处理与指令转换；显示器实时反馈水下高清视频、深度、速度等关键参数；鼠标、键盘等输入设备支持操作人员下达前进、下潜等指令。系统预装高效稳定的控制算法，通过建立机器人动力学模型、编写预测控制算法，确保指令响应快、信号震荡低，使整机具备较强抗干扰能力，适配复杂水下环境作业。
2.供电系统：针对水下部件均采用DC直流供电的特性，结合舱体空间限制，形成两种供电方案：一是小型ROV直接携带直流蓄电池，非工作时可单独取出充电，不过会增加设备负重，且需严格保障蓄电池水密性；二是通过陆上大功率整流变压器，经脐带缆为水下系统供电，适用于长时间、大功率作业场景，如深海勘探与管道维护。
3.其他控制系统：主要负责状态信息处理、指令传输及连接保障，其中连接系统是关键支撑——通过适配水下作业环境的工业级连接器与专用传输模块，实现陆上设备与脐带缆的稳定对接，其核心作用是保障指令信号与数据传输的连续性和可靠性。连接系统需具备抗振动（10-2000Hz）、耐温防潮（-40℃~85℃）特性，接触电阻≤10mΩ，同时通过防呆插合设计避免安装误操作，插拔寿命≥5000次，确保在复杂作业环境下不出现信号中断或传输延迟，在此基础上将操作人员指令经处理器转换为信号，通过连接系统与脐带缆精准发送至水下单元；同时接收ROV传回的设备状态、环境数据，经处理后直观呈现给操作人员，还可针对不同工作需求灵活展示参数变化，支持操作人员精准调试，确保机器人按预设任务执行。
（二）水下作业系统
水下作业系统是机器人实现功能的核心载体，由推进系统、通讯系统与作业系统组成，各子系统协同保障机器人在水下的机动性、通讯稳定性与作业能力。
1.推进系统：决定机器人的运动灵活性，主流采用多推进器设计（舵翼推进因适配流速较高水域，较少用于低速小型机器人）。在设计阶段，需通过水动力数学模型分析优化，选择适配电机与螺旋桨。小型机器人常用X字型六推进器架构，相较于十字型结构，可实现更多样的运动姿态；电机采用直流无刷电机，保障长使用寿命，且能通过电流方向切换实现正反转。理论上，六推进器设计可使机器人完成进退、潜浮、平移、旋转、横滚五个自由度的运动，显著提升灵敏度与机体灵活度，适配复杂水下环境的姿态调整需求。
2.通讯系统：解决陆上与水下的信息交互难题——由于微波通讯在水下衰减快（有效传输仅数米）、信息量低，无法满足高清视频传输需求，小型ROV普遍采用脐带缆有线传输方案。该方案兼具供电与通讯功能，不仅传输速度快、稳定性高，还能保障实时高清视频与传感器数据的双向交互，是当前小型水下机器人的主流通讯选择，尤其适用于近岸救援、浅海勘探等场景。
3.作业系统：根据任务需求配置功能模块，小型机器人以观察、取样、简单操作为主——观察作业通过高清云台摄像机实现，配合可调节云台与水下探照灯，拓展视野并提升低能见度环境下的成像效果；复杂作业则通过更换作业端实现，如加装小型机械手完成抓取、剪断切割，或搭载取样器采集水样、沉积物样本。系统预留多类型拓展接口，增强功能适配性，合理设计的模块化结构可快速切换作业单元，提升设备利用率。
当前国内水下机器人产业仍面临核心技术受制于人的挑战——关键部件如高端传感器、耐压壳体材料等依赖进口，导致设备性能发挥受限，维修保障成本较高，难以实现大规模量产。但我国拥有辽阔海域与丰富海洋资源，为产业发展提供了天然优势：据《2025-2030年全球及中国水下机器人行业报告》，2024年我国海上平台总数超1.2万个，8万公里海底管道亟需维护，深海矿产资源勘探需求年增速超20%，这些场景为水下机器人提供了广阔市场空间，也推动行业加速突破技术瓶颈。
水下机器人行业 核心技术突破与未来趋势
2025年我国水下机器人行业在核心技术领域实现多项关键突破，为未来发展奠定坚实基础。深度探测方面，海斗一号成功完成多次10000米级深渊科考任务，在南海9740-10767米深度区间持续作业，创造我国无人潜水器连续下潜深度纪录，其采用的新型耐压壳体材料与抗冲击控制算法，使设备可靠性较早期型号提升3倍，多船兼容系统还将单次任务数据采集效率提高40%。智能化方面，新一代机器人搭载AI图像识别系统，在北极冰区科考中定位准确率达98%，模块化设计支持快速更换作业单元，可同步完成地形测绘、生物采样等复合任务，形成自主控制-智能规避-多源融合的技术闭环。
从未来趋势看，行业将朝着三大方向加速演进：
智能化与自主化升级。随着AI、大数据与物联网技术的融合，水下机器人将具备更强自主决策能力——可自主规划路径、识别目标物体并动态调整作业方案，如世航智能自研的全自由度姿态控制算法，使机器人抗流能力显著提升，可在0-10000米水深稳定作业。同时，设备将更注重数据处理效率，2025年相关深海数据交易规模预计达80亿元，区块链技术的引入将实现数据确权，推动科研数据向可交易资产转化。
多机器人协同与新兴技术融合。多机器人协同作业成为提升效率的关键，如青岛国际海洋科技展上，10台AUV集群执行海底测绘任务，耗时仅为单机的1/5，未来该模式将在深海资源勘探、海底基础设施维护中广泛应用。此外，水下机器人正与VR、元宇宙技术结合，某文旅项目通过机器人直播珊瑚礁生长，结合VR打造沉浸式海洋馆，单日客流超万人次，拓展了民用消费场景。
应用场景多元化与国产化替代加速。在传统海洋工程、科研领域外，机器人正进入灾难救援、海洋牧场、极地探测等新兴场景——湖北中安国际的水下机器人，可在能见度不足5米的浑浊水体中，1分钟内生成1:1三维实景地形图，最深下潜300米，今年已完成长江水域丢失设备打捞、贵州溶洞救援等任务，企业订单实现翻倍增长。国产化方面，2025年我国水下机器人出口至9个国家，在海洋资源勘探领域市占率达27%，成本较欧美产品低40%，随着核心部件如高端传感器、自主导航系统的突破，预计2030年全海深探测体系将实现自主可控，国产设备在全球市场的竞争力将进一步提升。
2025年，我国水下机器人行业正处于从技术突破向产业落地的关键转型期，政策支持（如工信部《海洋工程装备制造业中长期发展规划》、科技部专项基金）、市场需求与资本投入形成合力，推动行业快速发展。未来，随着核心技术自主化、应用场景多元化与商业模式创新，水下机器人将成为激活海洋经济的新质生产力，为我国建设海洋强国提供关键装备支撑。
