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水下机器人应用的实与虚
2019-07-03 19:19

水下机器人应用的实与虚

文章所属专栏 前沿技术情报所

对于潜水爱好者来说,水下是神秘的、未知的、充满魅力的。对于所有人来说,水下是危险的。

 

2017年9月,来自全球水下探险家协会(简称GUE)的两名潜水员徐海燕和孙昊,在河北唐山潘家口水库入水对淹没在水底的古长城进行测绘时,不幸失事。30多支专业的救援队参与了救援打捞。

 

过程非常艰难,因为搜救水域面积很大,整个库区水面超过10万亩,最深处达80米。出事的水域几百年前是个古村落,面积也非常大,水底一片幽暗,且水下地形复杂,村庄依山而建,水底呈现阶梯状,有水下长城,有古村落,还遍布了渔民废弃的渔网,靠潜水员下水去搜救,难度很大。有下水救援的潜水员称,水下遇到了横着的、竖着的各种渔网,简直天罗地网。

 

在水下,电磁波基本无法使用。探测的过程,需要用水下设备以声纳测扫的方式,在可能出现事故的水域设计搜寻路线进行排查,如果在某地找到形状像疑似人的阴影块,就发送定位并确认为疑似点,由潜水员下水进行搜寻。


在搜救了12天之后,根据劳雷工业提供的定位,搜寻者使用深之蓝的江豚IV型遥控水下机器人(ROV),在水下拍到了失踪的潜水员图像及其携带的减压瓶图像。


 

参与搜救的设备大名为无人遥控潜水器(ROV),它是水下机器人的一种类型,有线缆与陆地上的设备连接,操作手在陆地上通过系统控制水下机器人在水里的动作。另外也通过线缆以实现操控与数据传输,这一类被称为无人遥控潜水器(ROV)。不过这类产品的作业范围受限。


如今,水下机器人正在茫茫水下未知领域施展拳脚。


深之蓝工业级ROV

 

除此之外,还有一种设备是没有线缆连接的,被称为自主水下航行器(AUV)。这种产品作业范围可以很广,也可以下潜到水下千米的水域,但受限于通讯技术,很难实时传输数据,而且由于没有线缆,对操控能力和水下的稳定性提出了很高要求。

 

随着水下机器人在水下潜行、定位、拍摄、传输信息能力的提升,水下救援与探测市场逐步在兴起。天津深之蓝创始人魏建仓对虎嗅精选表示,除了参与潘家口水库遇难潜水员搜救工作外,深之蓝的产品还参与了去年备受关注的重庆万州公交车搜救工作。

 

除了水下救援,水下机器人的功能还包括:游泳、潜水的时候,可以用水下机器人来拍照,也可以借助水下机器人的推动力在水中畅游;海水养殖中,可以用水下机器人来观察生长情况;水电站的大坝,可以用水下机器人来检测有没有裂缝。

 

这样看,水下机器人既有消费级的应用,又有工业级(含军事类应用)应用。前者适合C端用户在潜水、游泳时增加乐趣,技术上难度更小,产品标准化,但需要企业更加注重用户体验,以及在C端的推广能力;工业级产品适用于B端客户,对技术要求非常高,标准化程度低,往往是在产品基本构架基础上做模块化定制。获客方式也很传统,就是大客户BD、发展代理商体系等形式。

 

消费级水下机器人应用场景比较简单,主要就是水下助力、水下摄影,更小众的应用还有钓鱼时候让机器人去找鱼。工业级的场景则更加复杂、更加垂直,可以分为几类,包括与安全监测和水下搜救相关的场景,与发展海洋经济相关的场景,以及与科研科考、教育相关的场景等,每个大场景下有很多细分场景



确实从以上的资料来看,水下机器人的潜在应用场景很多。然而现在看规模,业界还没有能与大疆平起平坐的公司,即使是头部的公司规模也不算大。问题出在哪里?从工业级市场到消费级市场,应用起来有哪些问题?

 

水下机器人公司离“大疆”还很远

 

空中机器人领域出了个明星公司大疆,于是不少人觉得水下机器人领域也会涌现一个大疆。从2015年开始,投资人就开始寻找水下大疆,不少创业公司也以“水下大疆”为卖点或者目标。

 

至今达到“大疆”级别的水下机器人公司还未出现,而针对“水下大疆”的讨论也近乎绝迹。资料显示,大疆在2017年的营收已经达到175亿,净利润43亿。相比之下,水下机器人公司营收绝对规模还很小,行业格局很分散,头部的公司达到亿元的年营收也殊为不易,但是增长却在加速。

 

天津深之蓝创始人魏建仓透露,深之蓝正在经历3-5倍的增长,今年营收有望达到2亿。博雅工道创始人熊明磊则表示,今年以来博雅工道也在经历倍数级增长,并且称已在去年实现盈利。#以上数据都是企业自己向虎嗅精选的数据,由于行业圈子较小,可以辅助判断的数据不多,企业自己发布的数据真实性待考。

 

虽然规模还不算大,但深之蓝和博雅工道已经是行业里比较知名的公司了。这两家是水下机器人业界较少融资阶段到了B轮的公司,融资金额也最高,产品线相对更全面。深之蓝在去年8月获2.5亿元B轮融资,博雅工道则在今年年初获B轮融资,累计融资金额超过1亿元。


水下机器人领域近年来获得融资的部分公司

 

深之蓝和博雅工道产品线在行业里相对更加齐全。

 

深之蓝产品线


博雅工道产品线


除此之外,还有很多创业公司。业内人士介绍,在2013年及以前,水下机器人领域出现了一批创业企业,如天津深之蓝、青岛罗博飞、北京美科、大洋经略、山东未来机器人、赶海机器人等,深之蓝从出现开始就是自研产品与零部件,其他公司多是从国外进口产品,进行代理,并承担一些售后维修的工作,开始生产一些小零件,此后慢慢扩大到小型水下产品

 

2015年,水下机器人领域迎来一个创业小高潮,包括博雅工道、微孚科技、鳍源科技等公司均是在这些年创立。而臻迪等其他领域的公司也在此后逐步加入到水下机器人领域,推出了消费级的产品。现在国内的水下机器人公司有200家左右,这主要是被大疆的成功带动的。当下消费级市场还未打开,大多数产品集中在工业级应用领域。


为什么这么多公司,有这么多场景,还是没有跑出一个“水下大疆”来?大疆的消费级产品大卖,可以占到营收的八成,而消费级水下机器人市场目前几乎可以忽略不计。水下机器人的应用主要还是工业级应用。然而工业级应用也只是刚刚展开,另外B端一直是慢热的市场,起规模需要积累,不易加速。

  

据业内人士称,水下机器人这个圈子非常小,这些创业团队之间甚至颇有渊源。如大洋经略的创始人是从北京美科出来的,美科的创始人是从探海机器人出来的。微孚科技创始人何伟本是西北工业大学的硕士,曾经给臻迪科技做过一些图传设备。后来何伟在水下机器人领域创业,臻迪觉得何伟的产品挺有意思,也进入了水下机器人领域。

 

工业级应用徐徐开启

 

总体来看,工业级市场在扩展。但不同的工业级应用场景,面临的发展状况也不尽相同,有的潜力较大,有的则制约因素较多。

 

中商产业研究院预计到2020年,资源勘查类水下机器人市场规模为241.5亿元,市场占比为41.59%;安全监测类水下机器人市场规模分为194.3亿元,市场占比为33.45%;搜索救援类机器人市场规模将达到68.3亿元,市场份额为11.75%


2020年水下机器人细分应用场景的预测规模(数据来源:中商产业研究院)


熊明磊认为,水下机器人市场将会被逐渐打开。尤其是在企业级市场,许多高危、复杂、以及人力无法操作的水下工作将逐渐被水下机器人所取代。


魏建仓对水下机器人在海洋石油开发、水利工程、水下救援等领域的应用潜力非常看好,在他看来,这些都是非常大的市场。

 

救援的案例刚才已经讲过了。魏建仓对虎嗅精选表示,去年重庆万州公交车坠江事故发生后,各地的应急管理部门需要采购水下救援设备以备用,以形成应急预案。这带来了数亿元的市场机会。

 

大坝与桥墩巡检、水底暗渠监测

 

水利工程是一个大场景。这里面又有一些细分场景,如大坝检修,大坝出现问题,轻则影响发电厂的电力产能,重则影响下游人民的生命财产安全。所以国家能源局发布的《水电站大坝安全监测工作管理办法》规定,电力企业应当严格按照有关要求开展监测工作,不得擅自减少监测的项目、测点、测次和期限;应当加强监测系统的日常巡查、年度详查和定期检查,定期对监测仪器设备进行校验,发现问题及时处理。

 

将水下机器人下潜到几十米深的大坝底部,检测是否有裂缝,从而对可能的事故进行提前预防。这是当下大小水下机器人公司都在跑的场景。包括深之蓝和博雅工道等公司都在做这方面的业务。熊明磊介绍,有一些公司专打这个场景。团队可能只有几十个人,但非常下沉接地气,不怕吃苦,拉着设备去各个电站做产品演示。虽然规模很难做大,但团队活得还不错。


水下机器人检测到的水下管道裂缝


桥墩检测也是一个场景,以往这块主要是靠人在枯水期进行摸排,水下机器人则可以深入水底进行检测。据报载,杭州湾大桥、沪渝高速大溪水库桥等都在用水下机器人做桥墩检测,从而提高管养水平。

 

河道的暗渠监测也是一项水利领域的细分场景。例如南水北调这样的水利工程,因为有很多暗渠,也需要水下设备来做安全监测与维护。修建的河道有明渠和暗渠两种,明渠就是地表河,暗渠则是整个渠道埋入地下或者管道中,目的是减少水蒸发。魏建仓称,目前深之蓝是南水北调工程暗渠监测的供应商,为南水北调工程做常态化检测。此外在引滦入津工程上也有一些细碎的检测工作。

 

这个领域存在的问题是,大坝在常态之下是安全的,水下机器人不一定能检测出潜在危险来,久而久之水下机器人的作用可能体现不出来,客观上影响客户的购买意愿。另外,技术门槛较高,实际检测结果还不理想


熊明磊对虎嗅精选表示,要对大坝进行全面的、精细化的检测,难度还是非常大的,并且国内的传感器厂商在高精度传感器技术的积累方面比较薄弱,目前主要传感器还是以进口为主。

 

核电站取水口海生物监测

 

核电站要消耗大量的水,用水形成蒸汽推动发电机组运作,需要用水对汽轮机进行冷却,因用水量非常大而形成河道。河里海里的生物侵袭水电站,容易造成损失。


中广核集团在一篇文章中曾提到,2014年以来,中广核集团内各核电基地相继发生了多起较为严重的海生物侵袭电厂冷源取水口事件,如红沿河核电厂水母入侵、岭澳核电厂海虾入侵、宁德核电厂海地瓜入侵、防城港核电厂棕囊藻入侵等,严重威胁到机组安全稳定运行。

 

而水下机器人可以观测水下生物的分布状况,因此核电站也成了水下机器人的使用场景。资料显示,水下机器人公司青岛罗博飞曾在2015年底宣布获得中广核阳江核电站的订单,用于实时观测进水明渠中虾群、水母、藻类等海生物的活动情况,提前做出预警机制,保障整个核电站机组正常的运行。

 

美国知名水下机器人公司VideoRay在2017年初宣布获得中广核大亚湾核电站的采购。当时核电站受到虾群侵袭,海水冷却系统的入水口被堵塞,造成一组发电机组跳机,一座核反应堆停堆,形成经济损失。大亚湾核电站利用VideoRay的两台设备Pro4 水下机器人,在高速的水流中下潜并前行,传回虾群分布的视频。


水下机器人在核电站海水冷却系统入水口拍到的毛虾图片(图片来源:青岛罗博飞公司公众号)


中广核称,ROV可在现场水流条件下进行全方位实时监测,还可以检查进水明渠拦污网破损情况,改变了潜水员必须下水检查的局面,降低了工作风险;通过ROV对虾群入侵跟踪监测,工作人员很好地掌握了虾群入侵时间规律,同时,ROV在改进进水明渠细目网布设方式、评估拦虾效果等方面也发挥了积极作用。

 

魏建仓认为,核电站的硼酸水质、冷却水质其实都还是有放射性元素的,要用机器人去作业肯定更好更安全。他表示,深之蓝向中广核提供了产品,日本的东京电力采购了其产品。

 

当然,水下机器人在这个领域的应用还有很大的局限性,只能监测,以及在监测结果基础之上做预测,但还不能给核电站客户提供一个综合性的解决方案,去预防或解决海洋生物给核电站带来的安全威胁。

 

水下环境监测

 

为保护国内河湖水质,我国从2017年开始实行河长制(湖长制),由当地党政负责人担任河长,并设立河长制领导小组、河长制办公室,督导本地的水质保护工作。环保政策虽然严格,但企业可以偷偷排污,一条河道可能存在多个排污口,环保部门要发现,需要借助水下设备去探测。这给水下机器人带来了机会。


博雅工道提供的应用案例显示,为应对港口油污排放以及拦油网裙带破损导致的海上溢油,河北海事局溢油应急反应中心采用博雅工道的水下机器人缆控无人潜航器ROBO-ROV,对油井、运输船只、水面漂浮油、水中沉潜油、水下运输管道情况进行了全天候实时监测。


博雅工道ROV在海上作业前调试准备


魏建仓也称,现在深之蓝正在给环保局提供服务。未来水下环境监测也是可以深耕的场景。

 

此外,也有一些地方在用水下机器人对城市管道水下水质进行监测,进行城市黑臭水体的治理,如青岛李沧区花费50多万元购买了管道检测机器人和管线潜望内窥镜,让机器人深入脏乱的水下,解决暗渠、管线排查难的问题。当地官媒的报道称,使用之后,排查效率提高5倍,准确率近100%。

 

海底养殖

 

海底养殖是一个备受业界关注的场景,以往是靠人工去潜到水底观察,潜水时间短,也危险。利用水下机器人潜至几十米深的海底做巡塘,可以观测养殖水体的指标检测,如温度、含氧量等等,确定是否适合水产的生长,可以观察水产的生长情况,如看一下有没有发病的,据此确定下一步的养殖计划。目前深之蓝的“河豚N”、吉影科技的“波塞冬I”都是这方面的产品。

 

不过这个领域想要做大也并非易事。熊明磊表示,养殖行业利润率不高,养殖户更关心的是,花了两千元钱买了你的产品,收入能否获得提升。养殖户养了一箱鱼,可能就卖8000块钱,用了你的产品后,收入能不能增加到12000元,如果能多出来4000元,养殖户才有可能花点钱买你的设备。另外,因为国内人工成本比较低,所以机器代替人去做巡塘,不一定是刚需。真正能帮到养殖户的,是用机器增氧、以及精准投料。而这些要实现起来并不容易。


水下养殖


海油开发

 

海油开发是一个很大的市场。海油开发是人类获取资源的有效途径,目前海洋装备在这块有规模化的应用。水下机器人可以执行探测、巡检、安全保障等任务。当然技术难度也很大。要拿到订单很不容易。

 

魏建仓表示,这个领域的应用方案都是几百千瓦功率的超大型机器,跟母船相配,去完成海里很多的任务。这个领域客户量不多,但客单价高,每一次服务产生的费用要达到十亿人民币以上。

 

除了这些,其实军事领域也是一个非常大的应用市场。但因为该领域比较敏感,企业不愿多谈。


水下是大国决胜的领域,企业如果能有很强的技术能力,是可以获得大量的军方订单的。

 

科研科考等方面,也有一定需求,但不太容易形成规模性的需求。科研科考需求很难支撑起一家公司的营收。因此水下机器人公司一般不把这块作为发展重点。

 

总体来说,水下机器人在工业级市场的应用潜力很大,下游客户在逐步认可水下机器人的价值,不过水下机器人在一些具体的问题的解决上确实还存在缺陷,另外,工业级应用的场景太过于细分,客户的需求也不尽相同,这样针对客户做产品定制就不可避免,标准化产品在工业级场景行不通。现在行业里的基本做法是形成产品的基本框架,再根据客户的具体需求去加添某些模块。这对量产形成挑战,也会增加管理成本。某种程度上说,现在的工业级市场,还是项目制阶段,去逐个谈项目需求,最终交付。还未到产品化阶段

 

消费级市场又是怎样的情形呢?


消费级市场,起航不易

 

时尚博主李佳琦的助理最近在抖音上发布了一个小视频,视频中的他手持一款水下推进器,在地上练习着各种在水中的翻滚动作,并称“新买来的玩具先在家里体验一下,等我练好了去水里录”。该小视频目前已经点赞超过3万。



虽然现在这位红人的助理还未发布用推进器在水中畅游玩耍的视频,但隐约可以发现,水下推进器这种冷门、小众的装备,已经开始进入国内潮人的视野。

 

视频中的水下推进器,是深之蓝旗下的一款消费级产品,体积小巧,搭载双螺旋浆,可以为水下的游泳、潜水爱好者提供额外的动力。我们知道在海岛度假时免不了要在水里玩,在水中畅游,因为水的阻力,是需要很强的体力的。这块产品可以让用户在不费力的情况下扩大水下的游览范围,体验水下高速前行的感觉。

 

臻迪科技董秘兼副总裁韩辉提供的数据显示,美国有6000多万人拥有潜水证书,占全世界潜水活动的41%左右;欧洲和澳大利亚每年有相当规模的人口参加潜水活动,约占全世界潜水活动的25%和20%;其他国家和地区潜水活动占全世界潜水活动的14%左右。欧美国家休闲及体育运动潜水已形成成熟的产业规模。

 

除了海岛,私人泳池也是水下设备的使用场景。魏建仓提供的数据显示,在美国,有有两千万条游艇,有四百万个私人泳池。这背后都有对水下设备的需求。


除此之外还有水下摄像、水下录像、游艇、钓鱼等多种场景。

 

深之蓝目前有几款水下消费级产品,包括白鲨MIX这样的水下助力产品,以及动力浮板的产品,前者可以在水中为畅游者提供前进的推动力,价格较高,在5000元左右,后者则是入门级产品,可以帮助不太会游泳和潜水的人在水面上以一定速度前行。价格较低,在两千元左右。

 

魏建仓表示,其产品主要针对三类人群,一种是潜水人群,中了“蓝色鸦片”之毒的重度用户,第二种是初级入门的潜水者,主要玩浮浅和自由潜,第三种是亲子场景,孩子可以在水中骑在父母的身上,在水中借助助力产品前行。



用户体验水下助推器


这些产品主要在国内的天猫、京东以及国外的百思买上销售。魏建仓表示,日本几家游艇公司采购了深之蓝的产品,毕竟游艇售价上百万美金,送几个水下助力产品还是毫无压力的。

 

国内消费级的水下机器人产品已经有不少。如博雅工道旗下的消费级产品包括用于拍照的水下仿生机器鱼BIKI,以及用于水中助推的手持式产品SEAFLYER。SEAFLYER的一个特色是微浮力设计,可使设备在水中处于自然漂浮状态,若不慎脱手,SEAFLYER可自行浮出水面,不必担心丢失。在去年,自由潜水名将陆文婕在地中海的潜水中用SEAFLYER完成了前行、后退、下潜等动作。



潜行科技则推出了主打试下拍照摄像功能的五驱微型水下机器人“鲛 GLADIUS MINI”,价格达到9000元。



臻迪科技从空中无人机转到水下机器人领域,针对钓鱼寻鱼场景,以及水下拍摄场景,推出了PowerDolphin小海豚和PowerSeeker巡鱼器等产品。

 

总体来看,当下的消费级水下机器人,主打潜水助力以及拍照,价格上不算亲民,主流产品的价格大致区间在4000到1万之间,考虑到大部分群体去海边度假的频次不高,这个价格还不足以支撑大范围的普及。不过这个价格区间相比大疆的无人机产品要低一些。大疆几款主流的无人机航拍产品在京东上的价格在7000-13000之间。

 

市场上也有价格更低的水下拍摄类产品,如小蚁运动相机、山狗水下相机等,价格上更加亲民,如山狗水下相机价格在500元左右。但是需要在水下潜伏时手动拍照,跟可以进行远程拍照控制的水下机器人不同。

 

消费级产品,至少现在还是远未走入普通人的生活,未来会有一个大爆发吗?


价格偏高、应用频次不多等因素,让消费级水下机器人产品的普及看起来并不容易。

 

熊明磊不太看好消费级市场。博雅工道最初就是从消费级产品切入,2018年发展重点转为工业级产品。最初做的水下仿生机器鱼BIKI,主要功能是水下摄影,类似于GoPro。最初出货量高峰时每月出货20万台,此后出货量每月2万台,一年营收有限。同期,小蚁水下相机、山狗水下相机陆续出现。而大疆创始人汪滔认为水下摄影没多大市场潜力,还不如做一个在水下机器人能带着人跑的。此后,包括博雅工道在内的许多公司开始做水下推进器。

 

在熊明磊看来,消费级水下机器人最大问题在于使用频次太低,大部分人一年最多去海边度假一两次,要购买一台价格数千元的水下设备,显然性价比不高。在这种情况下,游客去到三亚或者普吉岛这种地方,更倾向于花一两百租一台水下设备来玩耍。而如果使用方式以租赁为主的话,市场规模会很小。


只有当设备价格足够低,例如低到一千元左右的时候,大家觉得购买设备的性价比高,才会迎来市场的真正爆发。但就现在的成本结构来看,离这样的价格还比较远。包括电机、传感器等零部件成本都不低,还不能支撑这么低的价格。熊明磊表示,并非看空消费级产品,只做消费级产品也可以养起一个小团队,可以成为一个小而美的公司,但要成为一家上市公司的规模会非常困难。

 

对于欧美市场,熊明磊认为可以类比雅马哈的数据。雅马哈做水下消费电子,出货量不会超过1万。市场需求没那么大。

 

另外,不可否认的一点是,国内存在自然环境、旅游市场成熟度的限制,真正干净、开发成熟、适合水下畅游的海域非常少,缺少应用的合适场所。

 

而且国人普遍状况是工作压力大,假期少,你很难想象大量国人会去海边悠闲度假的场景。这决定了消费级产品距离爆发确实还有很长的路要走。

 

水下机器人未来规模可期,但不是一朝一夕可以达到的

 

工业级+消费级场景,构成了现在的水下机器人商用市场。

 

水下机器人会有多大的市场规模?对此众说纷纭。市场咨询机构透明市场研究(TMR)的报告称,2016年,AUV和ROV市场的价值约为20.7亿美元(约144亿元人民币),预计到2025年底将达到近91.2亿美元(约631亿元人民币)。预计2017年至2025年,自动水下航行器(AUV)和遥控航行器(ROV)的全球市场将以18.2%的复合年增长率强劲增长。

 

而中商产业研究院的数据更加乐观。这家机构预计,2020年中国民用水下机器人市场规模将达到580.65亿元。

 

魏建仓则认为,乐观来看,水下机器人行业市场规模可以达到千亿元左右。


熊明磊认为,传统的水下机器人产品销售模式正在逐步转向以水下工程服务为主的服务模式,未来产品销售+工程服务的市场规模巨大。


对规模的预测不同,在很大程度上是由于对水下机器人的概念的理解的差异。水下机器人是一个很宽泛的概念,深之蓝创始人魏建仓认为,水下航空体、水下定点作业设备、水下智能硬件等都可以归到水下机器人的序列。

 

据估计,水下机器人这个行业未来可以做到千亿级别,但过程注定漫长。消费级产品需要不断降低成本,培养用户使用习惯;而工业级产品要形成在各个场景中形成解决问题的技术与产品能力,不断突破每个场景,这也非常困难。具体的技术难点,我们会在下篇进行解析。

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