2018年09月05日 | WPI研制出水下机器人，可以减缓狮子鱼带来的物种入侵威胁

现在，生态环境问题越来越受到人们的重视。除了人们熟知的排放、气候变化、过度捕捞之外，物种入侵也是造成生态失衡的重要因素之一。而且伴随着放生、偷渡等行为的增多有愈演愈烈的趋势。现在加勒比海和西大西洋就面临着物种入侵的问题。

若说起海洋中的顶级捕食者，通常大家脑海中想到的大多会是鲨鱼。但是问一下加勒比海或美国沿海地区的渔民或自然保护主义者，你可能会得到不同的答案。在那里，一个小得多的生物正在冲击着水下生态系统。

狮子鱼是一种原产于南太平洋和印度洋的多彩水族馆鱼，但现在已成为加勒比海和西大西洋的一个严重问题。在这里由于没有捕食者，它的数量正在以惊人的数度增长，会大量捕食本地鱼类，影响当地的生态系统，给珊瑚礁造成了额外的压力。

根据海洋基金会的说法，这种鱼的胃部可以扩展到正常体积的30倍，可以在短短五周内将珊瑚礁上的幼鱼数量减少近90％。已经有发现狮子鱼的胃里有50多种幼鱼。

于是伍斯特理工学院（W）的本科学生计划研制一个自动水下机器人，希望可以减缓狮子鱼带来的物种入侵威胁。而鱼也有较大的经济价值，可以给当地渔民带来新的收入。

“这对经济和环境都有好处，而且鱼也很美味，” 专注于机器人计算机视觉系统的机器人工程专业学生布兰登凯利说，“这些鱼造成的巨大破坏，让我想要在这个项目上工作，我们觉得我们可以给这种环境带来一些变化。”

第一个学生项目团队在去年开发出了几个系统，使潜水机器人能够将狮子鱼与其他物种区分开来。机器人可以提供给当地渔民，他们经常水肺潜水捕鱼，用这种机器人来捕获狮子鱼是一种更有效、更安全的方式

过去一年中，MQP团队成员使用先进的视觉库、和计算机视觉模型以及技术来开发机器人的计算机视觉系统，这是区分狮子鱼与该地区其他鱼类和水生物种的关键。他们向系统展示了数千种不同颜色的狮子鱼的图像，这些图像是从不同的角度和不同的光照条件下拍摄的，用来训练狮子鱼的识别精度，目前识别精度已达到95%。

WPI的机器人能在没有人类指导的情况下自行捕鱼，并且不会破坏脆弱的珊瑚礁。一旦它识别出狮子鱼，它就会改变路线拦截它并刺入它。浮力矛尖将分离并将鱼漂浮到表面以便收集。渔民可以使用多个机器人同时作业，增大捕捞量。

WPI表示，给机器人绘制一条路线，将它扔出船，让它下到礁石，它就可以自行搜索。理想情况下，机器人将设置搜索模式并沿着礁石移动而不会发生碰撞。这个模式使得机器人可以成为解决环境问题的一种方式。

该团队还开发了备用系统和浮力补偿系统。机器人有一个旋转木马，与左轮手枪的圆柱体不同，它有八个可拆卸的矛尖。构连接到金属轴，可以将矛尖插入鱼中。当轴缩回时，将浮力矛尖端嵌入鱼中，旋转木马转动将下一个矛尖移动到位。当使用矛尖时，机器人失去浮力。为了弥补这一缺陷，研究人员建造了一个防水，充气的腔室，每次喷射后稍微扩大，以便平衡机器人的浮力。该团队还设计了一个防水腔室，以保护机器人的主板和设备免受盐水的腐蚀性影响。

WPI表示，接下来的一年内，第二个MQP团队将专注于机器人的全球导航系统，使其能够在寻找狮子鱼时自动导航和建立三维搜索网格。