 点击上方“溪流之海洋人生”即可订阅哦在地球，有一半的生物在海洋中生存，并且，海洋还为地球提供约一半的氧气。但海洋污染问题存在已久，仅塑料垃圾就数量庞大。据中国生物多样性保护与绿色发展基金会发布的消息，“每年都有多达1200万吨塑料垃圾最终流入海洋，预计至2040年将增加两倍。” 1 q7 f. \' X$ ~3 B6 C# W0 O
海洋垃圾约94%存在于海洋底部，人类如果想彻底地清理海洋垃圾，无论从消耗时间、费用、安全性还是技术难度来说，都是一项巨大的挑战。潜水员的清理作业通常仅在海洋表面，并且工作量和工作效率有限，那么对于具有潜在危险的深海，清理海洋垃圾是否有更好的选择？或许可以考虑用机器人代替人类。  fill=%23FFFFFF%3E%3Crect x=249 y=126 width=1 height=1%3E%3C/rect%3E%3C/g%3E%3C/g%3E%3C/svg%3E)
( n5 g$ N& X, ~ i 可收集水下垃圾的机器人组合系统
. j( d) [" L1 [) h1 I# p/ P: ^1 A 最近，慕尼黑工业大学(简称TUM)参与了SeaClear项目，该项目由8家机构共同合作，开发了可收集海底垃圾的机器人系统。不仅可自主收集海洋垃圾，还将它们分类，并且准确率有望达到80%。
5 l) _ u8 I( J 此外，TUM团队在2021年11月23日，以《Koopman算子动力学模型：学习、分析和控制》为题在AnnualReviewsinControl发表了相关论文。 ) R$ a3 G' v9 V* W4 g! k5 `
相关论文 0 C& M' W2 J: l
那么，这种机器人系统有哪些优势？具体是如何工作的？
2 v" k: o5 ^, S2 U0 ]5 h 它使用多波束测深仪探测海底的目标区域，产生海底水深图。这用于垃圾收集的参考，有关垃圾的其他信息如环境、位置、大小等都可在该“水深图”中获取。 : V) } S* }8 m9 ]
该机器人系统并非一个机器人，而是结合了四个具有不同功能机器人的“组合”，分别是无人水面舰艇、观察机器人、收集机器人以及空中无人机。它们既各自作业，又合作互动。首先，无人水面舰艇对海底的目标区域进行初步扫描，特别是一些大型垃圾，如轮胎或管道可能已经会从测深数据中检测到，同时被标记在地图。 0 n5 B. F1 b9 t! H
无人水面舰艇进行初步扫描
b ~4 I/ m9 y7 S! o% o& W 然后，观察机器人Litter潜入海底，针对海底目标区域的小型垃圾进行近距离扫描。Litter利用人工智能、深度学习对象识别技术，通过使用相机和前视声呐，以及其他传感器（如金属探测器）来获取相关信息。这些深度网络经过训练，可区分海洋垃圾和海洋生物，从而确保系统只收集海洋垃圾而不会牵连其他。
; w/ r6 Q' x. H! Z! ?+ l 观察机器人Litter 0 K* y0 Y" ?+ b2 g; u9 k+ t
空中无人机与无人水面舰艇用数据系绳连接。如果海水足够清澈，空中无人机（DJIMatriceM210RTK）在空中可帮助识别更多的海洋垃圾（如大垃圾袋）；如果水域较浑浊，该无人机则通过扫描目标区域周围的障碍物提供帮助。 ( d0 D" a' Y; r' L. H8 j
& F. y3 w( n y( G% m6 P
收集机器人回收海洋垃圾
1 [( ?/ w/ A- Y$ n 根据无人水面舰艇、观察机器人、空中无人机收集的数据，它们的结果综合后会生成虚拟地图，收集机器人Tortuga根据地图上垃圾的定位点进行有序的垃圾收集。它使用定制的抓手将较大的碎片放入收集篮中，待垃圾任务结束收集篮再由船拖到岸边。 + }; K7 }3 d9 Z, p
在一些复杂的海洋环境中，它也可以有条不紊地进行垃圾采集。比如当垃圾在海洋植物之间，Tortuga会根据情况，使用抽吸装置或高精度地采集。 & `2 L$ B& [7 A$ A4 q% Z
具有网状结构壁和弹性体唇缘界面的收集篮 - H6 i( K' y. u! w& t: K, g
简单来说，机器人系统清理海洋垃圾的程序为扫描定位、观察海底环境、提供环境数据、收集垃圾放入收集篮、将收集篮由船收回。为了确保机器人顺利、有效地清理海洋垃圾，其工作效率和精准度是核心因素。研究人员通过机器学习的方法，一个AI模块可以执行运算并学习机器人以特定方式移动，这使得精确预测其行为成为可能。 7 G3 n E! T! A% o X( a3 I
研究团队在电脑观察机器人的垃圾收集情况 2 n" O/ T/ ~0 D7 y- c( A
SeaClear首席研究员桑德拉·希尔奇（SandraHirche）教授表示，机器人的计算能力仍然是一个棘手的问题，他说道：“我们没有连接到配备超级计算机的大型数据中心，因此，需要在有限资源下运行的高效算法，我们正在使用高效采样方法，以最少的数据进行精确预测，AI系统只是丢弃了不必要的信息。” 8 \/ }; J I; K/ f# y5 X
据SeaClear估算，未来该机器人系统投入运行，海底垃圾分类准确率可达到80%，并可有效回收其中的90%，这与潜水员清理海洋垃圾的工作效率相当。 ) C; u/ A# f& B. ^+ b g
2021年10月，该系统原型机的初步试验在克罗地亚杜布罗夫尼克完成，该区域海水清澈，能见度条件好。相关工作人员表示，2022年5月，他们计划在德国汉堡港进行进一步的试验。
/ C2 L' |3 K4 a: a0 t 1 + n' |. x% C8 a: i
END
+ q7 U; E1 ^' a, ]8 D' X 1
7 k0 A. }8 D. {) k0 ]: q5 Z1 e ■文章来源：DeepTech深科技，作者/刘雅坤 8 R% a( d5 x5 T& f6 F% l
相关阅读推荐 海洋论坛▏船载海洋生态在线监测技术研究与应用进展海洋技术▏无人船在海洋调查领域的应用分析新闻透析▏海洋生态预警监测，无人艇将大有作为海洋渔业▏基于小型无人船的海洋养殖环境监测系统设计科技前沿▏基于无人测量船的人工鱼礁投放空方量测量与评估行业资讯▏多功能水下船舶清洗机器人实船测试成功 1 x: d( J' ]' _0 u9 b' n E
公众号 ( A* p5 r) h" ]' c, c# Y+ h( J
溪流之海洋人生 9 ~$ |) N ]9 _( H
微信号▏xiliu92899
$ r* X' a5 o6 p6 g/ `" [ 用专业精神创造价值
h2 U9 K5 J) _$ s! \- a 用人文关怀引发共鸣 您的关注就是我们前行的动力
: ~) |0 u, q* I$ _ 投稿邮箱▏191291624@qq.com $ `& @" A5 n0 W4 G$ j4 D W. c, q% J
1 v. r2 b' \+ C
2 I: E8 J$ c) J& [/ `0 _- \& o1 t2 n. a* u+ i
& a- g- X+ ]1 M8 v* R7 S( T$ v7 i7 z
| 
