海洋垃圾是全球面临的重大环境问题。作为欧盟SEACLEAR项目的一部分，慕尼黑工业大学(TUM)的一个研究团队研发出一款能够探测并回收垃圾的自主潜水机器人。它利用人工智能系统，通过超声波和摄像头分析垃圾，将其拾起并带回水面。这套自主水下垃圾收集系统在法国马赛港首次展示了其性能。

在世界各地无数的港口，潜水员定期从港池中打捞电动滑板车、自行车、丢失的渔网和旧轮胎。在杜布罗夫尼克，研究人员在100平方米的范围内发现了1000多件垃圾。

自主垃圾处理系统即将提供解决方案。整个系统由一艘配备小艇的无人服务船、一架无人机、一个小型水下搜索机器人和慕尼黑工业大学(TUM)潜水机器人组成。慕尼黑工业大学信息技术控制系主任斯蒂芬·索斯诺夫斯基博士表示，成本效益分析表明，在16米或更深的水下深度，使用自主水下垃圾收集系统进行垃圾处理是有利可图的。

其工作原理如下：服务船通过电缆为水下机器人提供电源和数据连接。它还会向深海发射超声波，绘制海底粗略地图。一个约50厘米长的专用搜索机器人快速高效地扫描海底。

掌握这些信息后，由八台微型涡轮机驱动的慕尼黑工业大学潜艇将潜入检测到垃圾的地点。然后，它会抓取垃圾，并用绞盘将其装载到另一艘用作浮动垃圾容器的自主小艇上。

TUM水下机器人的特点包括：

1. 系统识别垃圾并以 3D 形式显示： “由于我们首先必须识别垃圾，而抓取物体需要高精度，因此我们配备了摄像头和声纳，即使在浑浊的水中也能进行定位。” 研究员 Sosnowski 解释说。识别垃圾并非易事。这是因为几乎没有可用于训练神经网络的水下物体图像素材。

“这就是为什么项目合作伙伴迄今为止已将超过7000张图片标记为不属于海底的物体，”索斯诺夫斯基说道。一旦识别出垃圾，人工智能就会将图像转换为3D图像。“这对于确定物体可以安全抓取的位置至关重要，”索斯诺夫斯基解释道。

2. 强大灵敏的抓手：慕尼黑工业大学为潜水机器人开发的自主抓手上，巨大的 四指手体积约为1立方米，能够以4000牛顿的力挤压，抓取重达250公斤的物体。此外，特殊的传感器能​​够测量施加的力度，避免造成损坏。例如，这可以防止塑料桶或玻璃瓶破碎。

3. 一根电缆将机器人连接到电源和数据网络： 尽管慕尼黑工业大学的潜水艇可以在水中自主航行，但研究人员仍然对其进行了“牵引”。原因是：船上的电池只能提供大约两小时的电力。此外，通过电缆连接可以略微提高人工智能的性能。电缆还可以充当绳索，将重物从海里拉到水面。

4. 浮力泡沫使潜水机器人保持原位： 这艘重达120公斤的潜艇被浮力泡沫包围，当微型涡轮机不使用时，它能保持悬浮在水中的状态。这使得水下机器人能够自由移动并保持精确的航向。“这对于精确接近物体至关重要，”研究员索斯诺夫斯基说道。