南方财经记者伍素文 广州报道
在广州大桥、海印大桥、海珠大桥等跨江大桥之下，一群特殊的“医生”经常默默工作。它们不穿白大褂，却身披防水铠甲；不打手电筒，却自带“火眼金睛”；不会说话，却能精准“诊断”水下结构的每一道伤痕。
这些水下结构智能检测机器人被视作桥梁工程的“水下全科医生”。在2025年11月，这项由广州大学作为第一单位，并联合仲恺农业工程学院、广州广检建设工程检测中心等多家单位协同攻关的科研成果，获得了2024年度广东省科学技术奖技术发明一等奖。
实验数据显示，水下结构智能检测机器人对标蛙人，检测时长可减少60%，检测成本降低70%，检测准确率达到95%以上。作为研发成员之一，广州大学风工程与工程振动研究中心主任刘爱荣教授和陈炳聪老师告诉南方财经记者，团队对其的研发经历了9年时间的研发，不断更新迭代，创造了多项首创技术。
目前，水下结构智能检测机器人已广泛应用在80余项工程项目，为我国重大基础设施和能源工程的安全运维提供强有力的技术支撑。
浑水中也能保持火眼金睛
常年浸泡在水中的桥墩桩基，面临着混凝土开裂、剥落露筋、桩基缩径等病害威胁。然而，传统检测主要靠蛙人摸桩，潜水员并非专业工程师，难以准确判断病害，且作业风险高、效率低。
面对这些现实痛点，刘爱荣教授与团队成员很早就萌生了做一台水下机器人，让不能潜水的桥梁检测人员安全高效地获得第一手水下结构检测资料的想法。
“看不见”，是水下检测的第一道难题。河流、滨海地区泥沙含量大，水生生物繁多，水体浑浊度极高。普通的摄像头一下水，就像蒙上了一层毛玻璃。而且，水下检测技术此前一直由国外所垄断，进口设备价格高昂。
为了解决这个问题，团队通过大量实验，在全国首创了MSH水下图像视觉增强技术。他们自主研发了水下增强镜头和无监督图像增强算法，将声学图像与光学图像深度融合——声呐负责“摸清”结构轮廓，光学镜头负责“看清”表面细节。即便在浑水之中，机器人依然能保持火眼金睛。
不仅要看得见，还要看得准。团队还首创了双目型裂缝宽度高精度识别算法，突破0.15mm的检测精度——这相当于两根头发丝的直径。镜头能够自动识别结构病害的特征点，进行视频延理、模型识别，对病害区域和类型实现精准分类。
借助这些功能，机器人在水下就能实时分析图像数据，自动标记异常区域，并生成结构化的检测报告。在面对堤坝管涌、水下塌方等潜在险情时，它还能替代救援人员进入危险水域，探查险情，辅助决策。可以说，它们既是灾害隐患的“侦察兵”、数据采集的“分析师”，更是结构健康的“诊断医生”。
面对湍流“稳如泰山”
水下环境的复杂性远超想象，对工程细节的要求也极为严苛。在水流环境中，如何让机器保持稳定，是实现接触式检测技术的前提条件，这成为了研发团队需要克服的必答题。
下水作业前的准备调试。受访者供图
“深水区有强大水压，浅水区有急速湍流。水下结构检测过程既覆盖高压深水区又涉及高流速的浅水区，水流环境复杂多变，所以，相对与市面上的一般水下机器人，我们水下机器人能适应更多的场景。”陈炳聪解释说。
对此，团队从软硬件两方面入手，通过流体力学实验和仿真分析对其外形进行优化，使其在水中阻力更小，同时完善推进器的布局和动力分配，实现灵活转向，在软件上升级控制算法，开发出能实时感知水流变化的自适应控制系统，最终使水下结构智能检测机器人在面对2m/s水流冲击时仍能保持稳定。
在实际作业中，机器人并非都是单兵作战。
有时候，水下超声仪、回弹仪、钢筋扫描仪也会组成“机器人编队”协同作业：水下超声仪探测混凝土内部缺陷，水下回弹仪检测混凝土强度，水下钢筋扫描仪测量保护层厚度和钢筋位置。它们各司其职，为桥梁做一次全方位的深度体检。
为了适应不同检测任务，研发团队还给水下结构智能检测机器人设计了多功能模块化主机，使其成为一个可进化的平台，既可以搭载如机械臂、水下回弹仪、水下切割机等多种功能模块，又能换装不同精度的声纳扫描水下地形，迅速转换功能，进行不同类型的作业，实现一机多用。
陈炳聪表示，近年来，团队深度融合人工智能、大数据与先进通信技术，最新一代的水下机器人不仅具备自主路径规划、智能避障、目标识别等能力，更能通过集群组网技术，实现多机器人协同作业，构建水下三维扫描网络，将检测效率与精度提升至全新高度。
从实验室走向大江大河，从零起步到迭代第五代水下机器人，研发团队经历了上百次密封试验、无数次算法调试、反复磨合校准。目前，水下机器人已广泛应用于80余项工程项目，在传统的船舶、桥梁、码头之外，还延伸到风力发电、海底电缆、海洋牧场等场景。
据悉，广州大学风工程与工程振动研究中心正加快关键核心技术攻关，研究新一代水陆两栖的智能检测设备。未来，这群“水下医生”还将走向更深的水域、更复杂的工程现场，用科技之力，助力广州市在海洋智能装备领域实现高质量发展。
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