科技前沿速递——水面“扫地机器人”：无人清洁船SMURF

无人清洁船SMURF由国家级高新技术企业、无人清洁船领导者欧卡智舶研制，其具有如下特点：

（1）毫米波雷达+双目识别算法：能精准有效地识别并清理垃圾。

（2）智能感知算法：对清洁场景进行判断，从而选择最佳的清洁模式，以便对漂浮物高效清洁。

（3）自主决策：针对漂浮物覆盖密集区域，可对重复路径进行多次清理，确保清洁效果；针对无漂浮物的区域，可快速通过，从而节约时间、提升清洁效率。

（4）独有的避障算法：由于水面环境下垃圾往往都聚集在障碍周边，因此SMURF独有的避障算法，除正常躲避障碍物外，可实现0.1m超近距离贴边行驶，使边边角角都能清理干净。

（5）智能巡检：搭载AI摄像头、LED显示屏、智能喊话模块，实现港口、岸线日常巡检，满足人员落水以及乱扔垃圾等违规行为的安防巡检需求。

（6）全天候工作：当无人船电量低或垃圾满载后，可自主返航至岸基进行充电，无需人为干预，可快速且有效解决清洁难度大、夜间作业、劳动力不足等问题，真正实现智能化、无人化和全天候清洁。

随着对水域污染的重视和环保意识的增强，国内外许多国家针对具体的水域污染情况，投入大量的资金研制了多款自动化、智能化程度较高的水面清洁船舶。

国外对水面清洁船的研究起步较早，技术已经相对成熟，目前已拥有多个不同的型号，如美国UMI公司研制的Trash CatTM系列清洁船（见图2）、意大利GLOBECO公司研制的“Dolphin”清洁船（见图3）、西班牙Beach-Trollers公司研制的Solid系列清洁船（见图4）、荷兰环保技术公司RanMarine开发的“WasteShark”无人清洁船（见图5）、韩国海洋研究院研发的“海洋清洁”号清洁船和日本研制的“BayClean”海洋环保型船等。其中，“WasteShark”无人清洁船配备有：传感器，用于测量水质、水深、温度、盐度等；软件系统，用于分析周围的环境情况，以便根据天气或潮汐及时调整路线方向；激光成像技术，用于识别附近物体并在探测到物体时调整其位置；GPS信号追踪设备、船载摄像头，用于避免与港口的船只发生碰撞。

国内近年来也投入大量资金研制了一系列水面清洁船，如中船重工集团七〇一、七〇四研究所研制的“清漂一号”清洁船（见图6），中船重工集团七〇四研究所、上海海事大学和上海水域环境发展有限公司研制的“世纪之光”水面清洁船（见图7），华海造船有限责任公司研制的“鲁青海洁”水面清洁船（见图8），苏州飞驰环保科技公司研制的水面清漂船等。以上提到的水面清洁船主要适用于江河、湖泊及海洋等大型水域，因体积大、机动能力差、成本高等而不适用于小型水域。

针对小型水域漂浮垃圾的清理，许多科技公司、研究院所及高校研发了一系列小型的水面清洁船，如中科院合肥物质研究院智能研究所研发的一款“风光互补”水面机器人(见图9)、欧卡智舶研发的水面清洁无人船、昆明理工大学研发的一款水陆两栖的清洁船等。其中，“风光互补”水面机器人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，并在此基础上自主研发了水面目标路径优化和自主避障等智能算法，解决了全局路径规划和局部实时避障问题；融合多模导航系统、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。