自主水下机器人CUREE融合声学与视觉:跟随虾鸣鱼叫,精准定位珊瑚礁生物多样性热点

2026-05-14 09:05:12

美国伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)领衔的“珊瑚礁解决方案”项目团队,开发了一款名为CUREE(Curious Underwater Robot for Ecosystem Exploration)的自主水下机器人。该系统能够实时融合视觉与声学信息,在移动过程中分析水下环境,高精度识别海洋生物活动密集区域。与传统依赖潜水员的珊瑚礁调查方式不同,CUREE可长时间自主作业,覆盖更大面积,且无人员安全风险。

声学引导+视觉验证

CUREE集成了多种感知模式:视觉鱼类调查、水下声景(soundscape)测绘以及物种行为追踪。当机器人通过水听器探测到枪虾的爆裂声或鱼类的叫声时,可依据声音方向自主导航至声源附近,随后使用摄像头进行近距离视觉确认。这样既利用了声音的远距离探测优势,又通过视觉避免了误判。在2022年至2024年于美属维尔京群岛的实地试验中,CUREE反复在Joel‘s Shoal一处柱状珊瑚结构附近定位到了一个主要的生物多样性热点——该区域的鱼类密度比周边高出近25倍,声学与视觉数据高度吻合。

行为线索追踪

系统还能利用关键物种的行为线索来定位生态重要区域。例如,一次演示中机器人跟随梭鱼的移动轨迹,成功识别出高生物活动区。CUREE可从最远80米外追踪水下声源,并在约30米距离上自主汇聚至珊瑚礁热点。研究人员表示,这种方法能够对传统方法难以研究的珊瑚礁生态系统进行连续测绘。

应用前景

“随着珊瑚礁面临前所未有的挑战,我们需要更智能、更快速的方法来了解生命在哪里持续存在以及为什么,”首席研究员Yogesh Girdhar说,以便保护工作者能将注意力集中在最需要的地方。研究团队设想未来部署多台此类机器人,在全球范围内监测珊瑚礁健康状况,指导保护行动。该研究发表于《科学·机器人》(Science Robotics)。


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自主水下机器人 海洋生态监测

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