智驭沧浪：郑州大学本科生团队以科技创新突破水下作业瓶颈

随着国家“十五五”规划进一步明确强化智能制造、海洋科技与人工智能融合发展的战略方向，郑州大学电气与信息工程学院一支本科学生团队将创新目光投向水下机器人领域，成功研发国内首款针对复杂水域的具身智能水下机器人。该产品以独特的“碟形结构”和“全自由度推进”技术，为复杂水域作业提供了创新解决方案，展现出显著的市场潜力。

圆碟形水下机器人

一、从溶洞科考到技术攻关

项目负责人席思远介绍，研发灵感源于一次广西溶洞科考的实地走访：“科研人员依靠人工潜水采样，不仅效率低下，还面临安全风险。而现有设备难以兼顾灵活性与抗流能力。”这一市场痛点，促使团队决定聚焦“复杂环境适配”，开发具有高机动性和强抗流性能的水下作业平台，以解决实际作业的刚需。

二、创新设计实现全向机动

该产品采用创新的碟形设计与六驱矢量推进系统，在技术上实现重要突破。负责人形象地比喻：“传统设备如同＇水下小船＇，需要预留转弯半径；而我们的设计更接近＇水下章鱼＋飞碟＇，可实现零半径360°旋转和全向移动。”

“最大的技术难题是‘强流环境下的姿态稳定’”，席思远回忆道。团队通过十万组流体仿真测试，优化碟形结构以减少涡旋干扰，并自研“瀚海矢量解耦算法”，历时8个月，成功将强流中的姿态误差控制在±1°以内，定深精度达到±5mm，显著提升在暗流、窄道等环境下的作业稳定性。

水下机器人部件制作

三、跨学科协作破解技术难题

技术突破的背后，是一支“跨学科作战部队”高效协作的结果：电子信息专业的同学负责控制系统，机械工程专注结构与推进器，计算机专业攻坚算法与视觉识别，力学专业则优化流体结构与姿态控制。团队采用“模块负责制＋每周联调”模式，确保各专业高效协同。

团队协作进行测试

在广西金伦洞的首次实地测试中，团队遭遇突发挑战。“机器人刚下水就遇到暗流，推进器瞬间失稳，”席思远回忆。团队连夜调试算法，凌晨三点重返溶洞测试，最终成功实现稳定采样，“那一刻的欢呼声至今难忘。”

这样的攻坚时刻已成常态。为优化密封结构，机械组同学连续一周泡在实验室测试材质，手上沾满树脂胶却无人退缩。在席思远看来，最大的收获是“技术落地能力＋团队协作思维”的双重提升：“我们学会了用彼此能理解的语言沟通，这种跨学科协作让项目效率倍增，也让我们深知科技创新从来不是孤军奋战。”

四、应用场景与市场潜力

随着国家大力推进工业互联网与智慧水利建设，水下机器人在基础设施巡检、环境监测等领域的应用前景广阔。该项目不仅契合产业发展方向，更精准对接了市场对高性价比水下作业设备的迫切需求。

根据IGV  Tank数据，全球水下机器人市场规模预计到2030年超600亿美元，中国有望增长至140亿美元。中金公司指出，工业级水下机器人占据我国90％左右的市场，水下机器人技术壁垒较高，向轻量化、智能化发展。项目负责人席思远提到：“专业级设备价格高昂，让许多中小型机构望而却步；而消费级产品又难以满足复杂环境的作业要求。我们的产品正好填补了这一市场空白。”

在应用场景拓展方面，该技术平台具有显著的延展性。除了传统的水下巡检、科学探测外，还可应用于海洋工程、水利工程、应急救援、水产养殖等多个领域。席思远补充道：“通过模块化设计，我们可以根据不同行业需求加装机械手、传感器等配件，实现一机多用。”

值得注意的是，随着传感器技术、人工智能算法的不断进步，水下机器人正朝着智能化、小型化方向发展。该团队已开始布局“水下数据中台”建设，计划通过收集和分析水下作业数据，为不同行业提供定制化解决方案。

这一成果在不久前举办的＂挑战杯＂全国大学生课外学术科技作品竞赛人工智能＋赛道中斩获全国一等奖，充分体现了其技术创新价值与应用潜力获得权威认可。这一成果表明，此类创新项目不仅展现了新时代青年＂科技强国＂的使命担当，更以创新实践生动证明了产学研深度融合的可行路径。随着更多青年团队投身关键技术攻关，中国智造的未来必将迎来更多＂青春铸就＂的大国重器。

（文／张静怡　图／由受访者提供）