过去，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，很难全面检测水中有机物、营养盐和重金属，无法实现水中重金属等重要污染物的原位和实时检测。近期，中国科学院合肥物质科学研究院研究员刘锦淮课题组研发出了一种“风光互补”自主式水面机器人，实现了水质立体断面的原位和实时检测与污染状态分析。
风光互补水面机器人
近期，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员刘锦淮课题组研发出“风光互补”自主式水面机器人，并应用在水面漂浮物自动清洁、油污自动去除以及水质原位监测等领域。
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;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，很难全面检测水中有机物、营养盐和重金属，只能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。该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。
水质在线监控系统页面
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，通过与水面机器人结合，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，合肥研究院智能所已形成样机，并正积极推进产业化进程。
