磁足行走的“船体扫地机器人”：东北大学学生参与研发，应对巨型船舶清洁难题
美国东北大学（Northeastern University）的学生蒂莫西·王（Timothy Wong）在波士顿Fleet Robotics公司担任机械与验证工程师期间，参与开发了一种专门用于清洁大型船只船体的机器人。该机器人外形酷似家用吸尘器Roomba，但通过独特的磁吸脚设计，能够在水下垂直表面上稳定移动并执行擦洗任务。
生物污染带来的经济与生态成本
蒂莫西于2026年1月开始为期六个月的实习合作教育项目（Co-op），并于同年6月结束。他的主要工作是协助调试这台能去除船体上绿色污泥的机器人。据其介绍，船体上的附着物从藻类开始，逐渐演变为软体动物和海藻等复杂生物群落。这些附着物会显著增加航行阻力，导致船舶为维持相同航速需消耗更多燃料。
根据海洋传感器网络Sofar的数据，仅在美国航运业中，克服因生物污染产生的额外阻力每年造成的燃料及防污涂料成本超过36亿美元。此外，这种污染还常携带入侵物种，破坏当地生态平衡。国际海事组织（IMO）指出，亚洲水域曾将新西兰甲壳类动物的白斑综合症病毒带入其他地区，而北太平洋海星作为一种“凶猛食肉动物”，也在东北太平洋造成了严重生态破坏。
白斑综合症病毒可导致甲壳类动物大规模死亡，而入侵的海星则通过捕食商业贝类威胁当地渔业。Fleet Robotics工程师、东北大学校友Joshua Batra表示，目前由于地缘政治冲突，大量船只滞留在伊朗周边海域。当这些长期静止的船只重新投入运营时，积聚在船体上的海洋生物可能成为传播入侵物种的载体。
对此，国际海事组织正准备出台新法规，将防止入侵物种随船迁移从自愿指南转变为强制性要求，这为船东提供了新的合规动力。
磁足步态与水下自主导航
清理巨型船舶并非易事。厚厚的粘稠污垢可能意味着数英寸甚至更厚的积累，且所有擦洗作业必须在流动的水中进行。Batra强调，水流和波浪对机器人的作用力极大，这对设备的稳定性提出了严峻挑战。
为解决这一问题，该机器人采用了仿生设计。它由两个装有擦洗刷的大型模块组成，通过桥梁结构连接。与传统轮式系统不同，每个模块都配备了可切换磁力的“脚”。这种设计允许机器人在船体表面进行精确的路径规划和导航。工作时，机器人从船的一端移动到另一端，通过举起一只脚、旋转、再举起另一只脚的步态动作，实现在垂直水面上的攀爬与清洁。
该机器人长度约为1米，宽度约60厘米。虽然相对于家用Roomba来说尺寸巨大，但与集装箱船相比仍显得小巧。不同于仅在港口深度清理的传统方法，Fleet Robotics的策略侧重于在海上进行每日预防性维护。“这就像每天刷牙与定期去看牙医的区别，”Batra解释道。然而，过度清洁也可能产生反效果，如导致船体腐蚀或有毒化学物质泄漏入水，因此精准控制至关重要。
恶劣环境下的工程挑战
在自主清洁运行间隙，机器人会返回对接站充电和待命。研发团队在测试各种油漆和船舶涂料上的表现之前，先对刷子和清洁技术进行了评估。蒂莫西设计了一套符合规范的系统，使机器人能够协调自身动作，并在伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）的真实船只上进行了测试。
Batra评价道：“说实话，当他实习结束时，这对团队是一个巨大的损失。”尽管只有六个月时间，蒂莫西的表现被视作全职员工级别。他的海洋科学背景帮助团队更深入地理解生物污染的形成机制，而他提出的关于清洁系统的创新想法也令团队印象深刻。
实际部署面临诸多困难。冰冷海水和巨浪随时可能将机器人冲走。工程师必须密封电子设备以防腐蚀，并处理深达40米（131英尺）的压力循环问题。由于水下没有Wi-Fi或有线导航信号，机器人必须在完全盲视的情况下独立规避障碍物并执行清洁任务。“这是完全盲目的操作，”Batra总结道。
这段经历促使蒂莫西在工程课程中取得突破。他目前正在申请下一个实习岗位，希望在海洋机器人领域继续深耕。他表示：“我非常关心海洋，希望建造持久的工具，帮助科学家保护珊瑚礁并追踪迁徙鱼类。”
