日前，中科院合肥物质研究院智能研究所研究员刘锦淮课题组成功研发出“风光互补”自主式水面机器人。该机器人由水面漂浮物自动回收装置和水面机器人组成，类似于家庭清洁机器人，主要应用于各种海洋、湖泊、河道、滩涂及景区内的湖泊、池塘的固体垃圾、浮萍等清理，以及危险区域的远程作业。目前，研发单位已形成样机，并积极推进产业化进程。

       据介绍，该水面机器人相对于现有水面无人船具有独特优势：动力来源于大容量电池、风力和太阳能发电混合电源系统，解决了水面机器人长时间持续巡航的动力问题；采用视觉和雷达双模目标识别方法，在此基础上自主开发了水面目标的路径优化和自主壁障等智能算法，解决了水面机器人的全局路径规划和局部实时避障问题；融合了多模导航系统、三维电子罗盘、驱动器自动调速控制技术、高带宽无线数据实时传输技术以及人工智能等技术，解决了水面目标自动控制问题。

       以该水面机器人为通用平台，研究人员开发了水面自动清洁机器人，由水面漂浮物自动回收装置和水面机器人组成，类似于家庭清洁机器人，主要应用于各种海洋、湖泊、河道、滩涂及景区内的湖泊、池塘的固体垃圾、浮萍等清理，以及危险区域进行远程作业，提高安全性和高效性。

       据相关科研人员介绍，国内现有的水面机器人水质检测与采样技术一般只能在线检测常规的水质五参数指标，很难全面的检测水中有机物、营养盐和重金属，只能采取把水样采集好后再到实验室去检测，因此无法实现水中重金属等重要污染物的原位和实时检测。另外，现有技术一般只能检测水域的浅层水，无法检测水域中不同深度层面的水质立体断面污染分布状况。本项目以水面机器人为平台，结合研制的新型小型化重金属检测仪器、不同深度水质自动采样装置以及水质原位在线检测装置，实现了水质立体断面的原位和实时检测与污染状态分析。此外，该水面机器人可搭建多种自主研制的具有行业领先水平的水质监测仪器并小型化后集成到水面机器人平台之中，形成水质监测移动实验室，取代目前常用的水质固定监测站或者监测浮标，实现任意水域、全天候、原位和低成本水质监测与预警。

       值得一提的是，研究人员还研制了一种高效、低成本和可重复使用的超疏水亲油材料，通过水面机器人结合，可以自动识别溢油水域、自主巡航、自动清洁和回收溢油，节约了成本、提高了效率和自动化程度。 目前，中科院合肥研究院智能所已形成样机，并正积极推进产业化进程。

水面机器人的核心技术主要包括三个方面：

1、在动力上，主要来源于大容量电池、风力和太阳能发电混合电源系统，解决了水面机器人长时间持续巡航的动力问题。

2、在目标识别方面，研发人员采用视觉和雷达双模目标识别方法，自主开发了水面目标的路径优化和自主避障等智能算法，解决了水面机器人的全局路径规划和局部实时避障问题。

3、在导航和控制方面，融合了多模导航系统、三维电子罗盘、高带宽无线数据实时传输技术以及人工智能等技术，有效解决了水面目标的自动控制问题。

       中科院合肥研究院的科学家们还计划将多种自主研制的具有行业领先水平的水质监测仪器小型化后集成到水面机器人平台之中，形成可去除水面溢油的水面油污清洁机器人和水质监测移动实验室。该实验室可以取代目前常用的水质固定监测站或者监测浮标，实现任意水域、全天候和低成本水质监测与预警，大幅度的缩减建设监测站和浮标的费用。

中国科学院合肥智能机械研究所副所长，中国科学技术大学博士生导师，安徽大学化学化工学院博士生导师，安徽省科技发展纳米专业委员会委员，中国微纳米技术学会理事，《International Journal of Information Acquisition》编委。主要从事敏感材料、仿生材料、纳米材料与器件、传感技术、真空微电子传感器件、半导体传感器件、化学与生物传感器及其检测技术的研究。先后负责完成了国家八五重点科技攻关项目“胶体敏感膜技术研究”，“厚膜pH传感器技术研究”，国家自然科学基金“气体检测新原理”等13个项目的研究。迄今发表学术论文115篇，参加出版专著2本，获得国家授权专利10项。

（本文整理自中国科学院合肥物质科学研究院http://www.hf.cas.cn/）

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