水下机器人研究：科研进展加快，应用场景迎来多元化发展.pdf

1 leadleo 机器人行业 水下机器人研究科研进展加 快，应用场景迎来多元化发展 概览标签 ：人工智能、中国智造、海洋经济、水下导 航定位技术、海洋工程 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系 头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。 未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造 、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行 为发生，头豹研究院保留采取法律措施，追究相关人员责任的权利。头 豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标 ，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其 他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 报告作者：彭琪瑶 2019/122 2019.12 LeadLeo leadleo 头豹研究院简介 头豹研究院是中国大陆地区首家B2B模式人工智能技术的互联网商业咨询平台，已形成集行业研究 、政企咨询 、产业规划 、会展会 议行业服务等业务为一体的一站式行业服 务体系，整合多方资源，致力于为用 户提供最专业、最完整、最省时的 行业和企业数据库服务，帮助 用户实现知识共建，产权共享 公司致力于以优质商业 资源共享为基础，利用大数据、区块链和人工智能 等技术，围绕产业焦点 、热点 问题，基于丰富案例 和海量数据 ， 通过开放合作的研究平台，汇集各界智 慧，推动产业健康、有序、可持续发展 300+ 50万+ 行业专家库 1万+ 注册机构用户 公司目标客户群体覆盖 率高，P E / V C、投行覆 盖率达80% 资深分析师和 研究员 2,500+ 细分行业进行 深入研究 25万+ 数据元素 企业服务 为企业提供定制化报告服务、管理 咨询、战略调整等服务 提供行业 分 析师外派驻场 服务， 平 台数据库 、 报告库及内部研究团队提供技术支持 服务 地方产业规划，园区企业孵化服务 行业峰会策划、奖项评选、行业 白皮书等服务 云研究院服务 行业排名、展会宣传 园区规划、产业规划 四大核心服务：3 2019.12 LeadLeo leadleo 报告阅读渠道 头豹科技创新网 leadleo  PC端阅读全行业、千本研报 头豹小程序 微信小程序搜索“头豹”、手机扫上方二维码阅读研报 图说 表说 专家说 数说 详情请咨询 添加右侧头豹研究院分析师微信，邀您进入行研报告分享交流微信群4 2019.12 LeadLeo leadleo 水下机器人是可潜入水中代替或辅助人类进行水下极限作业的机器人。通过水下目标探测和识别、水下导航定位、水下通信等高 新科学技术，水下机器人可实现水下打捞救援、水下探测、水下资源开采、水下娱乐等功能。2014年至2018年，中国水下机器人 行业市场规模由12.4亿元增长至40.7亿元，年复合增长率为34.6%。未来五年，预计中国水下机器人行业将呈现稳定增长的趋势， 水下机器人智能化趋势及核心硬件国产化趋势将促进水下机器人行业进一步发展。 水下作业环境额复杂性促进水下机 器人智能化趋势 随着人工智能等高新技术高速发展，中国水下机器人逐渐呈现智能化发展趋势，不仅可通过远程控制，还可根据作业现场情况，在无人 操控的情况下自主进行水下勘探、监测、采集样本等作业。水下机器人工作环境具有复杂性与未知性，研究人员需不断完善水下机器人 现有智能体系结构，采用多种探测与识别技术相结合的方式以提升水下机器人环境感知与目标识别能力，使水下机器人与外界环境产生 交互作用以适应作业环境，并通过处理所收集信息的处理进行水下机器人运动控制与规划决策。 产业升级推动水下机器人核心硬件 国产化发展趋势 从宏观角度看，国务院在中国制造2025及“十三五”规划纲要等国家政策中提出中国将大力推进智能机器人等高性能设备发展，积极 鼓励中国企业进行技术及产业创新，重点培育头部企业，带动行业整体发展。中国水下机器人核心硬件技术与国际先进技术间差距大， 核心硬件设备进口价格高昂，是制约中国水下机器人市场化发展的主要因素之一，实现核心硬件国产化将促进中国水下机器人行业高速 发展。中国水下机器人核心硬件在其生产制造成本中占比约为30%，核心硬件国产化可大幅降低水下机器人生产制造成本、提高企业利润 率，加速水下机器人市场化进程。 企业推荐： 深之蓝、臻迪科技、博雅工道 概览摘要5 2019.12 LeadLeo leadleo 目录 名词解释 - 06 中国水下机器人行业市场综述 - 07 定义及分类 - 07 发展历程 - 08 市场现状 - 10 产业链分析 - 11 市场规模 - 17 中国水下机器人行业驱动因素及制约因素分析 - 18 中国水下机器人行业相关政策 - 22 中国水下机器人行业发展趋势 - 23 中国水下机器人行业投资风险分析 - 25 中国水下机器人行业竞争格局 - 26 中国水下机器人行业投资企业 - 28 方法论 - 34 法律声明 - 356 2019.12 LeadLeo leadleo 洋中脊：大洋中延伸的海底山脉，是一种巨型构造带。 热液：含有多种强烈化学活性的高温热气溶液。 海洋经济：由开发海洋资源等产业活动形成的经济活动，主要包括海洋渔业、海洋油气业、海洋交通运输业、滨海旅游业等领域。 多普勒计程仪：用来测量舰船在水中运动速度和航程的水声的导航设备，利用发射的声波和接收的水底反射波之间的移动相位和频率的变化测量目标相对于水 底的航速和累计航程。 光纤陀螺：以光导纤维线圈为敏感元件，可精确定位运动目标方位的仪器。 小孔径基阵：由多个小孔径水声换能器按规律排列组合而成的阵列。 名词解释7 2020 LeadLeo leadleo8 2019.12 LeadLeo leadleo 水下机器人定义及分类 水下机器人是可潜入水中代替或辅助人类进行水下极限作业的机器人。通过水下目标探测和识别、 水下导航定位、水下通信等高新科学技术，水下机器人可实现水下打捞救援、水下探测、水下资 源开采、水下娱乐等功能。 水下机器人根据功能可划分为载人水下机器人和无人水下机器人： 载人水下机器人：即载人潜水器（Human Occupied Vehicle, HOV），是可装载潜水人员深入水 下执行水下考察、海底勘探、海底开发、打捞救援等作业的潜水装置。载人水下机器人由潜水人 员进行人工操控，潜水人员可通过观察窗直接观察外部环境并可根据水下实际情况做出决策。以 “蛟龙号“载人深潜器为例，“蛟龙号”是中国第一台自主设计研制的作业型深海载人潜水器，其最 大下潜深度达水下7,062米，已运载科学家和工程技术人员多次进入深海执行海洋地质考察、海 洋资源开发等水下任务。 水下机器人分类 来源：搜狐网，中国海洋网，头豹研究院编辑整理 中国水下机器人行业市场综述定义及分类 无人水下机器人：根据连接方式，无人水下机器人可分为有缆遥控水 下机器人和无缆自治水下机器人： （1）有缆遥控水下机器人，即有缆遥控潜水器（Remotely Operated  Vehicle, ROV），是由操作人员在水面进行控制和监视，机器人本体 通过电缆从水面接收信号和动力进行水下作业的潜水装置。有缆遥控 水下机器人主要由控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等水面设 备和推进器、中继器、机器人本体等水下设备组成。推进器可驱动水 下机器人本体在水下运动，中继器则可减少电缆对机器人本体运动的 干扰，机器人本体可装载摄像头、照明灯等观测设备和机械臂、清洗 器等作业设备。中国水下机器人行业以有缆遥控水下机器人为主。以 “海龙号”无人遥控潜水器为例，“海龙号”是中国重大科技专项，其最 大下潜深度达3,500米，由水下机器人本体、中继器、推进器、脐带缆、 脐带绞车、A字架、操纵控制台等设备组成，“海龙号”已多次投入应用 于海底热液矿物取样、深海生物基因和极端微生物的研究等作业。 （2）无缆自治水下机器人，即自主式水下潜器（Autonomous  Underwater Vehicle, AUV），是具有自主决策和控制能力并可高效完 成水下作业的潜水装置。无缆自治水下机器人具有人工智能、探测识 别、智能控制、系统集成等多项高新科学技术，可在无人实时监控的 情况下，实现机器人自主决策并完成水下作业。无缆自治水下机器人 可对所观测信息进行加工处理，建立环境状态模型并传输至水面控制 室。操作人员在水面控制室可根据环境状态模型对机器人的运行和工 作过程进行监视。以“潜龙二号“无缆自治水下机器人为例，”潜龙二号 “采用非回转体立扁鱼形设计，具有热液异常探测、微地形地貌探测、 磁力探测等多项高新技术，已多次完成多金属硫化物等深海矿产资源 的水下勘探作业。 载人水下机器人 有缆遥控水下机器人 无缆自治水下机器人 功能特点 可装载潜水人员深入水 下执行水下考察、海底 勘探等作业 机器人本体通过电缆从 水面接收信号和动力进 行水下作业 可在无人实时监控下，实现 机器人自主决策并完成水下 作业 产品案例 “蛟龙号”载人深潜器 “海龙号”无人遥控潜水器 “潜龙二号”无缆自治水下机 器人 产品实例9 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业起步晚，发展至今可分为早期探索阶段和初步发展阶段。 中国水下机器人行业发展历程 来源：头豹研究院编辑整理 中国水下机器人行业市场综述发展历程 1985年中国科学院沈阳自动化研究所和上海 交通大学合作研制出中国第一台有缆遥控水 下机器人“海人一号”（HR-01） 1992年，中国科学院沈阳自动化研究所与俄 罗斯科学院海洋技术问题研究所等单位合作， 开始研制6,000米级自主水下机器人CR-01 2009年10月，无缆遥控水下机器人“海龙2号 “首次在北冰洋海域冰下调查作业中投入使用 1985-2 01 0年 2012年，“蛟龙号”载人潜水器在马里亚纳海沟 成功完成7,000米级下潜试验 2013年，中国首个自主研制的无人无缆水下 机器人“潜龙一号“完成湖上试验，其最大下潜 深度达6,000米 2016年，中国自治水下机器人“潜龙二号”完成 下潜勘探测试，其最大下潜深度达4,500米 中国水下机器人逐步从军工领域向商业、民 用等领域扩张 2011年至今 早期探索阶段 初步发展阶段10 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业市场综述发展历程 （1）早期探索阶段（1985-2010年） 中国水下机器人行业起步晚，1985年中国科学院沈阳自动化研究所和上海交通大学合作研制出中国第一台有缆遥控水下机器人“海人一号”（HR- 01）。“海人一号”总功率为20马力，其最大下潜深度为200米，是中国独立自主研发的第一台大型水下机器人。1992年，中国科学院沈阳自动化 研究所与俄罗斯科学院海洋技术问题研究所等单位合作，开始研制6,000米级自主水下机器人CR-01。1995年CR-01于太平洋开展深海试验，可 在无人无缆情况下进行深海录像、摄影、声呐探测、自动定位导航、记录数据等作业，主要应用于海底地质探测、海底沉物探测定位等民用及 军用领域。CR-01水下机器人的成功研制，使中国成为少数拥有6,000米级水下机器人的国家之一，大幅提升中国在国际水下机器人市场的竞争 优势。2009年10月，中国水下机器人首次在北冰洋海域冰下调查作业中投入使用。无缆遥控水下机器人“海龙2号“在东太平洋海隆”鸟巢“黑烟囱 区展开海底探测、热液环境参数测量等作业，成功观察到罕见的巨大黑烟囱，并使用机械手抓获约7千克硫化物样品。这一发现使中国成为少数 能使用水下机器人开展洋中脊热液调查和取样研究的国家之一。中国科研院校及企业对水下机器人的研究力度不断增大，水下机器人技术日益 发展，中国水下机器人行业从早期探索阶段逐步迈入初步发展阶段。 （2）初步发展阶段（2011年至今） 对海域的探索研究及海洋经济的兴起推动中国水下机器人行业不断发展。2012年，“蛟龙号”载人潜水器在马里亚纳海沟成功完成7,000米级下潜 试验，凭借最大下潜深度7,062米创造了中国载人深潜记录，其作业范围可覆盖全球海域的99.8%。2013年，中国首个自主研制的无人无缆水下机 器人“潜龙一号“完成湖上试验，其最大下潜深度达6,000米，可覆盖全球98%的海洋面积。”潜龙一号“主要应用于中国深海多金属结核矿区的勘探， 为中国开展深海资源大范围精细探测提供技术支持，促使中国无缆自治水下机器人技术进入国际领先行列。2016年，中国自治水下机器人“潜龙 二号”完成下潜勘探测试，其最大下潜深度达4,500米，主要应用于中国深海热液区硫化物的勘探。“潜龙二号“采用非回转体立扁鱼形设计，具有 海底地形避碰能力、高精度磁力探测、热液异常综合探测等技术，在西南印度洋的首次试验性应用任务中成功获取热液区水体异常、磁力、地 形探测等数据，为中国勘探海底资源做出贡献。11 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业市场综述市场现状 美国： 美国是世界上最早进行水下机器人研发的国家，是国际水下机器人技术发展最成熟的国家之一。1953年， 美国成功研制出全球第一台无人有缆遥控水下机器人，主要应用于军事领域。2016年，美国斯坦福大学 研发出水下类人机器人OceanOne，该水下机器人拥有人工智能、触觉反馈等高新技术系统，通过三指 机械手向终端设备传递所抓取物体的重量与质感，可辅助潜水人员实现水下抓取力量的精确掌控。 日本： 日本作为机器人技术强国，其水下机器人技术处于国际领先地位。1987年，日本海事科学技术中心成功 研制深海无人有缆遥控潜水器“海鲀3K“号，其最大下潜深度可达3,300米。2017年6月，日本东芝公司和 国际反应堆报废研究开发机构共同研发出可代替人类深入核辐射危险区域进行调查作业的水下机器人， 并在福岛第一核电站内投入使用，对福岛核事故进行调查。2018年4月，日本东京大学与九州岛工业大 学合作研制出可在海底自动移动并捕获生物的水下机器人，其最大下潜深度为2,000米，该水下机器人可 按预设路线自动航行，定时对海底进行拍摄，并通过对所拍摄照片进行分析处理后进行水下生物捕获作 业。 中国： 中国水下机器人行业起步晚，市场格局未定。2010年前，中国水下机器人市场中约90%的水下机器人从 美国、日本、欧洲等国家和地区进口。2010年起，随着海洋探索及海底娱乐项目的不断发展，水下机器 人的需求量大幅上升，但水下机器人行业资金和技术门槛高，且水下机器人结构复杂，研制周期长，致 使短期内中国水下机器人实现产业化难度大。 国际： 随着高新科技的不断发展，动力能源供给、水下精准定位、零可见度导航等水下机器人相关技术研究均取得突破。国际经济与人口的不断增长，促使人类对自然资源的需 求与消耗与日俱增，对海洋资源的探索亦日渐强烈。水下机器人可应用于海洋工程、渔业养殖、海洋科学研究等领域，其中，应用于海洋工程领域的水下机器人在国际水 下机器人市场中占比约为35%，应用于渔业养殖的水下机器人占比约为20%。水下机器人可满足人们对水下世界探索的需求，伴随相关技术的不断进步，水下机器人行业迅 速发展。 海洋工程 35% 渔业养殖 20% 水下安全检查 15% 科学研究 10% 其他 20% 来源：头豹研究院编辑整理 国际水下机器人应用占比，2018年12 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业产业链上游参与主体为水下机器人核心硬件供应企业与核心技术系统研发企业，中游参与主体为水下机器人生产制造企业， 下游涉及水下机器人各应用领域。 中国水下机器人行业市场综述产业链 来源：企业官网，头豹研究院编辑整理 中国水下机器人行业产业链 中游 下游 上游 单片机 声呐 湿度传感器 推进器 姿态传感器 核心硬件供应企业 核心技术系统研发企业 仿真技术 水下目标探测和识别技术 水下导航定位技术 生产制造企业 应用领域 海洋工程 水产养殖 科学研究 水下娱乐 城市管道检查与清洁 水下通信技术 占生产总成本30% 应用领域占比：35% 占生产总成本10% 应用领域占比：20% 应用领域占比：10% 应用领域占比：10% 应用领域占比：5% 其他 其他 其他 应用领域占比：20%13 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业产业链上游参与主体为核心硬件供应企业与核心技术系统研发企业。 核心硬件供应企业 水下机器人核心硬件包括单片机、推进器、声呐、姿态传感器、湿度传感器等：（1）单片机是水下机器人系统的主控制器，负责处理传感器数据，并对水下 机器人进行控制；（2）推进器可将能量转化为机械能，以驱动水下机器人实现平移、悬停、环绕、俯仰等全姿态运动能力；（3）声呐可通过水中声波对水 下目标进行探测、定位和通讯；（4）姿态传感器包含三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘等辅助运动传感器，可获取水下机器人实时三维姿态与方位 等数据，并通过推进器进行闭环控制；（5）湿度传感器用于湿度测量，负责检测水下机器人电子仓密封性，避免水下机器人内部电路等众多电子元器件受湿 而影响功效。水下机器人核心硬件成本在其生产制造成本中所占比重约为30% ，因此核心硬件的价格及供应量的波动是决定水下机器人价格的关键因素，核 心硬件供应企业议价能力高。 核心技术系统研发企业 水下机器人技术密集性高、系统性强，其核心技术系统成本占比约为10%，主要包括仿真技术、水下目标探测和识别技术、水下导航定位技术、水下通信技 术等技术系统。 （1）仿真技术：水下机器人工作区域为海洋环境，海洋环境复杂致使水下机器人在研究与测试中存在困难。在水下机器人方案设计阶段，研究人员需建立 仿真评估平台进行水下机器人测试，按照水下机器人的技术指标及作业方式，设计建立水下机器人平台并进行流体动力试验，以获取仿真测试中所需的水动 力参数。若根据技术指标评估出的平台运动状态与预期存在差异，研究人员可通过调整平台尺寸、重心浮力等技术参数重复仿真。 （2）水下目标探测和识别技术：水下机器人的水下目标探测与识别技术系统中包括合成孔径声呐、前视声呐及三维成像声呐等水声设备：合成孔径声呐 利用小孔径基阵提高声呐横向分辨率，适用于小尺寸的水下机器人进行水下侦察、探测、高分辨率成像、地形地貌测量等作业；前视声呐可采集和识别水 下目标的图像信息，建立水下目标数据库，为水下机器人提供目标的方位及与目标间的距离等数据，实现对水下目标的跟踪和对水下机器人的引导；三维 成像声呐模拟三维点云重构算法，可根据算法获得水下目标的形状信息，大幅提升水下机器人对水下目标的识别能力。 中国水下机器人行业市场综述产业链上游分析（1/2）14 2019.12 LeadLeo leadleo （3）水下导航定位技术：水下导航定位技术包括惯性导航系统、重力导航系统、海底地形导航系统、地磁场导航系统及以光纤陀螺仪与多普勒计程仪为敏 感器件的导航参数推算系统等技术系统，其中，以光纤陀螺仪与多普勒计程仪为敏感器件的导航参数推算系统被广泛应用于中国水下机器人行业。该系统通 过光纤陀螺仪输出的数据建立导航坐标系，并根据多普勒计程仪推算出水下机器人相对于水底的航速和累计航程数据作为导航坐标系中的速度和位置，实现 水下机器人在水下的导航定位。 （4）水下通信技术：水下机器人的通信方式包括光纤通信、水声通信等技术：光纤通信系统由水面光端机、水下光端机、光缆等部分组成，利用蓝绿激 光作为波段应用于水下通信，光纤通信传输数据率高，且具有良好的抗干扰能力，但可通信距离短，仅为几十米，限制了水下机器人的工作距离，多应用于 有缆水下机器人；水声通信利用声波作为传输媒体，声波信号在水中的衰减速度慢，可通信距离长达20公里，但水声通信收发器体积大、成本高、耗能大 且传输数据率低。 中国水下机器人行业起步晚，水下探测技术、水下导航定位技术、能源系统等技术水平与世界发达国家仍存在差距，致使中国水下机器人在实际应用中受到 限制，制约水下机器人行业发展。 中国水下机器人行业市场综述产业链上游分析（2/2） 海洋环境复杂致使水下机器人在研究与测试中存在困难 建立仿真评估平台进行水下机器人测试 仿真技术 水下导航定位技术包括惯性导航系统、重力导航系统、海底地 形导航系统、地磁场导航系统及以光纤陀螺仪与多普勒计程仪 为敏感器件的导航参数推算系统等技术系统 水下导航定位技术 水下机器人的水下目标探测与识别技术系统中包括合成孔径声 呐、前视声呐及三维成像声呐等水声设备 水下目标探测和识别技术 水下机器人的通信方式包括光纤通信、水声通信等技术 水下通信技术 来源：头豹研究院编辑整理 中国水下机器人核心技术系统15 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业市场综述产业链中游分析 中国水下机器人行业产业链中游参与主体为水下机器人生产制造企业。 水下机器人生产制造企业通过向上游硬件供应企业采购单片机、推进器、声呐、姿态传感器、湿度传感器等核心硬件，融入仿真技术、水下目标 探测和识别技术、水下导航定位技术、水下通信技术等核心技术系统，实现水下机器人的生产制造。水下机器人需深入复杂的海底环境中进行作 业，各应用场景对水下机器人运动控制功能、设备密封功能、耐腐蚀功能等要求极高。 为生产制造出符合上述条件的 水下机器人，企业需不断进 行更新改良，因此水下机器人中游生产及人工 成本高，对下游议价能力强。以水下机器人行业头部企业深之蓝为例，深之蓝持续进行水下机器人 技术更新升级，生产制造出以“海豚”系列有缆遥控水下机器人为代表的多款水下机器人，广泛应用于水利、救援等领域。 深之蓝“海豚”系列有缆遥控水下机器人简介 来源：深之蓝官网，头豹研究院编辑整理16 2020 LeadLeo leadleo17 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业产业链下游涉及水下机器人各应用领域，包括海洋工程、水产养殖、科学研究、水下娱乐、城市管道检查清洁等领域。 （1）海洋工程 海洋石油和天然气开采等海洋工程中，潜水人员需深潜至海底进行水下作业。海洋工程在水下机器人下游应用领域的占比为35%，水下机器人可下潜至潜水 员难以下潜的深度进行深海作业，克服潜水员在深海工作中遇到的水压等困难，具有安全、高效等特点。 中国水下机器人行业市场综述产业链下游分析（1/2） 来源：中国渔业统计年鉴，头豹研究院编辑整理 2,815.5  2,937.7  3,140.4  3,307.4  3,572.0  5,072.6  5,337.1  5,813.2  5,876.2 5,884.3  0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 2014 2015 2016 2017 2018 亿元 海水养殖 淡水养殖 中国渔业总产值，2014-2018年 中国渔业总产值，2014-2018年 年复合增长率 海水养殖 6.1% 淡水养殖 3.8% （2）水产养殖 中国地大物博、自然资源丰富，是国际水产养殖第一大 国，截至2018年12月，中国渔业养殖总产值为 9,456. 3 亿元，其中海水养殖总产值为3,572.0亿元，淡水养殖总 产值为5,884.3亿元。以鲍鱼、海参、扇贝、海螺等为代 表的底播增殖型水产养殖，需人工在适宜的海域按规定 的密度投放固定数量的水产苗种，使之在海底自然生长 增殖，再由人工采用原始捕捞工具进行采捕。 随着水产养殖、加工、捕捞业人工成本的上升，水产养 殖业利润率大幅下降，且人工养殖存在劳动强度大、生 产效率低、采捕成本高等问题，水下智能设备需求量大 幅上升。水产养殖在水下机器人下游应用领域的占比约 为20%，水下机器人可替代人工深入水域进行水质、温 度、水产情况的实时监测，在大幅降低人工成本的同时 可提高生产效率。18 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业产业链下游涉及水下机器人各应用领域，包括 海洋工程、水产养殖、科学研究、 水下娱乐、城市管道检查清洁等领域。 （3）城市管道检查与清洁 中国部分城市市政饮用水管道、排污管道、下水道等管道存在年久失修、堵塞等问题。使用人工进行管道检查与清洁，存在管道网络复杂、劳动 强度大、工程消耗大等问题。水下机器人可精准定位破损、堵塞管道，降低人工消耗，提高管道使用效率， 城市管道检查与清洁在水下机器人下 游应用领域的占比约为5% 。 （4）水下娱乐 随着中国旅游业发展日益成熟及居民对水下领域探索的需求不断增加，以潜水、划船、游艇、水下拍摄、钓鱼等为代表的水下娱乐行业应运而生 且发展日益壮大。 水下娱乐在水下机器人下游 应用领域的占比约为 10%，水下机器人在水下娱乐行业的应用可实时监控水域环境避免伤亡事故的发 生，并可辅助居民进行潜水、钓鱼、水下高清摄影等水下娱乐项目。 （5）科学研究 科学家对水下环境、水下生物的观察研究多采用潜水观察、捕捉放生等方式，存在干扰对水下生物正常观察研究的问题，研究局限性大。水下机 器人可深入水下领域，在近距离且不干扰水下生物的情况下进行观察研究，大幅提升科学研究的真实性与严谨性， 科学研究在水下机器人下游应 用领域的占比约为 10%。 中国水下机器人行业市场综述产业链下游分析（2/2）19 2019.12 LeadLeo leadleo 随着海洋经济的发展及海洋生产总值的不断增加，开发利用海洋资源逐渐成为国家间竞相发展的战略，水下机器人作为深入水下进行作业的重要工 具，水下机器人市场需求量大幅上升。同时，中国国务院在中国制造2025及“十三五”规划纲要等国家政策中提出要重点发展机器人等高性能设 备，积极鼓励中国企业进行技术及产业创新，中国政策扶持促进水下机器人行业发展。 2014年至2018年，中国 水下机器人行业市场规模由12.4亿元 上升至40.7亿元，年复 合增长率为34.6%。 中国水下机器人行业市场规模（按销售额计） ，2014-2023年预测 消费 技术 中国水下机器人行业仍处于起步阶段，现阶段的技术与功能 相对简单，但随着水下机器人技术与性能的不断提升，未来 可实现在更多的领域替代人类进行水下工作 中国水下机器人核心硬件行业产业升级，推动中国水下机器 人国产化发展趋势，促进中国水下机器人行业发展。 未来五年市场增长因素预测 未来五年，因缺乏成熟的水下机器人通信及能源等相关技术， 预计中国水下机器人行业将呈现稳定增长的趋势，中国水下 机器人行业市场规模有望在2 0 2 3年增长至1 4 1 . 7亿元，年复 合增长率为28.3%。中国水下机器人行业市场规模呈现稳定增 长趋势的原因包括但不限于： 中国水下机器人行业市场综述市场规模 来源：头豹研究院编辑整理 12.4  16.7  22.3  30.1  40.7  54.9 69.9 87.4 110.2 141.7 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2014 2015 2016 2017 2018 2019预测 2020预测 2021预测 2022预测 2023预测 亿元 中国水下机器人行业市场规模 年复合增长率 2014-2018年 34.6% 2018-2023年预测 28.3%20 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业驱动因素海洋资源开发促进水下机器人行业发展 来源：国家海洋局，头豹研究院编辑整理 中国海洋生产总产值，2014-2018年 全球海洋总面积约为3.6亿平方公里，占地球总面积的71%，广阔 无垠的海洋中蕴含着丰富的资源，开发利用海洋资源逐渐成为国 家间竞相发展的战略，水下机器人成为海洋探索的重要工具。中 国国土总面积为960万平方公里，海域面积为473万平方公里，海 域中蕴藏有极具经济开采价值的海底石油和天然气等资源， 截至 2018年12月， 中 国 海 洋 生 产 总值达 83,415亿 元 ， 同 比 增 长 6.7% ， 占国内生产总值的 9.3%，海洋经济发展逐渐成为拉动中国国民经 济发展的有力引擎。 陆地油气资源经多年开采，资源逐渐枯竭，产量逐年下降，中国 对海洋油气资源的开发利用迅速增加，海洋油气产量在中国油气 总产量中的比重逐渐升高。据中国自然资源部发布2018年中国 海洋经济统计公报数据显示，2018年中国海洋天然气产量达 154亿立方米，海洋原油产量为4, 807万吨，海洋油气业全年实现 增加值1,477亿元，同比增长 3.3%。随着对海洋油气资源的开发逐 渐深入，水下智能设备的需求量大幅提升。水下机器人可下潜至 潜水人员难以到达的深海区域、高度危险水域、被污染环境及零 可见度水域代替人工在水下长时间作业，通过机器人本体所配备 的摄像机、照明灯、机械臂、水下探测、水下通信等装置，可向 水面控制终端传输实时水下画面，为控制人员提供决策信息参考。 中国对海洋资源的不断开发利用，促进水下机器人行业的发展。 60,699.1  65,534.4  69,693.7  77,611.0  83,415.0  0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000 100,000 2014 2015 2016 2017 2018 亿元 中国海洋生产总产值 年复合增长率 2014-2018年 8.3%21 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业驱动因素水域娱乐行业发展迅速 来源：中国自然资源部，头豹研究院编辑整理 中国主要海洋产业增加值构成，2018年 随着水下机器人技术不断发展、居民经济水平逐渐提高，中国居民对水 下领域的探索及娱乐需求日益增长，水下机器人市场正逐渐从军工领域 向民用领域扩张。2016年11月，国家体育总局、国家发改委等部委联合 发布水上运动产业发展规划（以下简称“规划），从水上运动 的运动设施建设、赛事活动供给、引导水上消费等方面提出发展规划和 指导。规划提出到2020年，水上运动产业总规模达到3,000亿元， 水上运动俱乐部达到1,000个，全国水上国民休闲运动中心达到10个等 发展目标，推动中国水域资源利用率及水域休闲、娱乐等相关产业的发 展。规划为发展水域娱乐设备提供政策扶持环境，扩大水下机器人 在水域娱乐领域的应用。 中国滨海旅游行业发展迅速，水域智能设备需求量日益提升，水下机器 人市场空间广阔。 2018年，中国海洋产业增加值为33,609亿元，同比增 长4.0%，其中滨海旅游业实现增加值1,905亿元，比上年增长 8.3% ，占主 要海洋产业增加值的比重为 47. 8%，成为中国海洋经济发展的支柱产业。 水下机器人拥有自动平衡、人工智能、视觉等技术，消费者可自由控制 水下机器人的航速、下潜深度、拍摄画面清晰度等，满足消费者对水域 的探索及娱乐需求，推动水下机器人行业的发展。 滨海旅游业 47.8% 海洋交通运输业 19.4% 海洋渔业 14.3% 海洋工程建筑业 5.7% 其他 12.8%22 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业制约因素缺乏高效能源系统 来源：头豹研究院编辑整理 缺乏高效能源系统制约水下机器人行业发展 随着中国海洋经济的不断发展、海洋工程的迅速推进，相关 行业亟需可替代人工深入水下进行长时间作业的水下智能设 备，对水下机器人能源系统要求极高。有缆遥控水下机器人 可通过电缆接收能源，但随着下潜深度的增加，电缆长度增 长，传输能耗亦随之增大，易引发安全问题。无缆自治水下 机器人需自行配备功能模块下潜进行水下作业，功能模块所 存储的能源量限制了其作业范围与时间。无缆自治水下机器 人能源系统多采用电池作为动力来源，如铅酸电池、银锌电 池、锂电池、燃料电池等，但现阶段采用的电池类型普遍存 在局限性：（1）铅酸电池的单位重量的能量和单位容积的能 量低，功率水平低；（2）银锌电池容量高，短时间内可释放 容量大，但其价格昂贵，电池充电时间长；（3）锂电池具有 电压高、自放电率低、循环寿命长等特点，但锂电池造价高、 对环境有害，存在安全问题；（4）燃料电池能量密度大，可 高效产生电能，但缺乏有效存储技术。电池能源技术的不完 善致使水下机器人续航能力低，对水下机器人的功能效用影 响极大，限制了水下机器人行业的发展。 铅酸电池 单位重量的能量和单位容积的能量低， 功率水平低 银锌电池 电池容量高，短时间内可释放容量大， 但其价格昂贵，电池充电时间长 锂电池 具有电压高、自放电率低、循环寿命长 等特点，但造价高、对环境有害 燃料电池 燃料电池能量密度大，可高效产生电能， 但缺乏有效存储技术 中国水下机器人行业起步晚，相关高新科学技术与欧美发达国家差距大。水下机器人涉及密封性技术、抗压技术、能源系统、控制系统等高难度 学科领域，是多项高新科学技术的集成，中国水下机器人技术系统仍存在缺陷。23 2019.12 LeadLeo leadleo 中国水下机器人行业制约因素水下机器人价格及控制系统制约 来源：深之蓝官网，头豹研究院