海洋智能清道夫：创新如何清理全球海洋垃圾
本报记者 刘 赫
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近期，德国慕尼黑工业大学研发的一款“智能抓手”自主潜水机器人，在法国马赛港和德国汉堡港完成实地测试。这款被誉为海洋“智能清道夫”的装备，融合了计算机视觉、声呐成像、AI目标识别和柔性抓取控制等前沿技术，实现了对海底垃圾从探测到回收的全自动化。“与传统人工打捞相比，这套装备能够显著降低成本和风险，为利用机器人开展海洋环境治理提供了新路径。”项目主要负责人、慕尼黑工业大学研究员斯特凡·索斯诺夫斯基对本报记者说。
据介绍，该系统由水面服务船、小型搜索机器人、潜水机器人和自动垃圾运输艇组成(见图，慕尼黑工业大学提供)，就像一支“水下特种部队”。作业时，服务船首先发射声呐，绘制出海底的“粗略地图”；紧接着，小型搜索机器人像侦察兵一样快速下潜，利用高精度扫描锁定垃圾的具体位置。收到“情报”后，潜水机器人启动8个微型推进器，灵活地游向目标。它伸出一双特殊的“机械手”，稳稳抓起垃圾，再将其吊运至旁边的自动运输艇上，全程无需人工下水干预。
“这就好比给机器人装上了‘智慧眼’和‘灵巧手’。”索斯诺夫斯基解释说，水下环境复杂，光线昏暗且水质浑浊，识别垃圾是主要技术挑战。研究团队给机器人配备了摄像头与声呐融合的视觉系统，并“喂”给它7500多张标注好的海底照片进行训练。如今，这台机器人像经验丰富的老渔民一样，能精准分辨出哪些是废弃塑料，哪些是海洋生物，还能实时构建出垃圾的三维模型，计算出最佳的抓取角度。
更精妙的是它的抓取技术。机器人的4根机械臂拥有约1立方米的抓取空间，最大握力可达4000牛顿，足以举起250千克的重物。“同时，它指尖密布的传感器能实时感知力度，比如抓起塑料桶时，能稳稳夹住而不捏碎；拾起玻璃瓶时，又能轻柔对待避免破裂，防止二次污染。”索斯诺夫斯基说。
这款机器人配备有一根“生命线”——多功能电缆。它不仅可以延长机载电池续航时间，还能提供高速数据通道，让强大的计算能力得以实时传输。同时它也担当“水下起重机”，协助将重物提拉回水面。此外，机器人周身包裹有特殊浮力材料，使它可以在水中保持悬浮稳定，动作更加精准。
浙江大学海洋学院研究员钱鹏认为，这项研究的核心创新在于构建了一套融合跨域协同与水下智能作业的集成系统，打通了从海底搜索、目标识别到抓取回收的全流程自动化作业链路，“为海洋环境治理的智能化转型提供了可复制、可推广的技术路径”。
目前，该项目已获得欧盟“海洋清洁2.0”计划的资助，汇集欧洲13家顶尖科研机构和企业共同研发。如何解决复杂海域的识别精度、系统的长期稳定性以及部署成本等，仍是项目需要攻克的难关。计划协调员巴特·德·舒特表示，预计在未来几年内，这种智能机器人有望实现规模化应用，显著扩大海洋垃圾的清理范围。
哈尔滨工程大学船舶工程学院教授王刚认为，以机器人替代潜水员进行海底垃圾清理是行业发展的重要方向。目前，常规的水下机器人作业能力会受到垃圾类型、重量、被掩埋深度等因素影响；水面船又因距离海底较远，在对海底垃圾的准确识别与定位上还有很大差距。德国团队的这套研究方案借助AI技术提升了系统在复杂海底环境下的自主决策能力。尽管在复杂海底的精确识别与智能抓取仍是待攻克的难点，但该项技术在推动大规模、常态化、全天候海底清洁作业方面将有很大发展空间。
《 人民日报 》( 2026年03月30日 16 版)
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