经过多年，生物附着层会附着于许多大型船只底部。这些所谓的污垢大大降低了船只的航行速度。如今，船底经常会喷涂有毒的漆面以抵消这种沉积过程。然而，这种做法并不环保，因为油油漆将不断向水下生态环境释放铜和其他重金属，由此给那里的生物带来危害。此外，每隔5到10年对船底进行的重新磨光喷漆会带来更为严重的结果。这会产生成吨的有毒垃圾。HullBUG通过刮铲工具能够环保而高效地清除生物附着层。

一艘底面洁净的船只航行效率更高，光燃料成本就能节省5%。此外，大型船只经过有效清洁后，时速可以提高10km/h。如果无需考虑生物附着层的问题，可以对船底涂层进行优化并将重点着眼于防腐处理上。若当今世界各地运营的船只都采用这一方法，那么节省的能源将对降低温室效应做出极大贡献。为了避免长期使用有毒油漆，人们已经开始寻找一种能够有效清除船底生物附着层的方法。正式出于这一考虑，HullBUG的设计应运而生(船身仿生水下清理)。

“HullBUG的最大特点在于其小巧的尺寸”，SeaRobotics的研究工程师KennethHolappa博士解释道。这台机器人只有约半米长。这是一个必要的设计标准，以便机器人能够在船底凹凸的表面上行动，而不脱离表面。由于运行这类水下设备存在风险，HullBUG可能会在港口环境下丢失或在作业过程中损坏，因此控制设备的大小和成本是一项关键条件。因此，项目伊始，小规格和低成本是理想实施HullBUG项目的关键因素。这些对于尺寸和重量的特殊要求也在HullBUG技术部件的选型上得以反映。

选择HullBUG的驱动电机时，要考虑一系列关键的设计限制和调整。因此，SeaRobotics选择制作两款基本型号，一款为轮式，另一款为履带式。在确定电机尺寸方面，必须考虑成品部件的功率、转速和扭矩等参数。此外，还要考虑刮铲工具在船体移动时的阻力、机器人在水中移动时的流体阻力、防止电机受到海水侵蚀的轴密封件的摩擦损耗以及(根据具体的版本)还要考虑车轮或履带的摩擦。

“经过广泛的部件考察后，我们决定采用maxonmotor的电机和齿轮箱”，Holappa说道。“maxon的电机不仅能够提供成本合理的方案，而且极为高效并且易于安装。”公司选择了配行星齿轮箱的EC盘式电机。HullBUG的履带式版本采用了2个驱动装置(EC45flat+GP42C)，而轮式版本则采用了4个驱动装置。

另外一个EC45电机则集成于机器人的刮铲工具内。这台电机与一个简化斜齿轮齿轮箱组合。将HullBUG吸附在船体底部的真空系统驱动装置则采用强力EC90盘式电机。

maxonmotor可以提供一系列配无铁芯转子的直流电机，以及规格在6mm至90mm功率在30毫瓦至500瓦的无刷电机。“齐全的产品门类以及高品质的服务质量使我们确信选择了正确的合作伙伴”，Holappa补充道。由maxonmotor制造的电机使用寿命长，规格小巧。全系列无刷EC电机采用电子换向。这一方案由于不会引起磨损，因此可以提供超长使用寿命。选择的电机尤其针对机器人应用而设计，其规格和重量都是选型的核心标准。HullBUG所选用的EC45盘式电机工作极为高效，重量仅为75克。全部6件EC盘式电机的输出功率都超过30瓦。扭矩为这项应用的最关键参数。即使在能够使用HullBug的恶劣环境条件下，EC45也能根据选用的绕组持续提供高达56豪牛米的极限扭矩。Holappa解释道：“GP42齿轮箱的巨大负载能力使车轮能够直接安装于齿轮箱的轴上，由此大大降低系统的总体结构复杂性。”

maxon制造的齿轮箱可以与不同减速比匹配，以便根据实际应用实现减速或扭矩加倍。由于HullBUG机器人车要满足完全自主的要求，因此设计方案必须保证能够在电池模式下工作多个小时。电缆只会给刮铲作业带来麻烦。为了达到电池的使用寿命极限，生物附着层的刮除作业方式必须尽量高效。

在可能遇到需要导航的情况下，就好比使用电动割草机时，虽然机器能够最终完成任务，但完成的速度却不一定会足够快。此外，船底幅面一般非常巨大，通常都超过3000平米。为了保证底面清洁，船方会同时

投入多台HullBUG机器人车。机器人需要一套能确保导航缜密而协调的系统。因此，公司开发了一组能够帮助HullBUG实现有效清洁船只的不同导航模式。船底面将划分成多个区域。一大批算法经过求积，以逐步清洁船只。此外，还采用补充算法和相应的传感器，以确保平面船底的有效清洁。此外，还能通过微型声波测距声纳(MARS)操控HullBUG。

为此，公司还特别研发了带集中发射波束的短距离声纳，以便机器人小车能够“看清”前方的板壁或下陷的边缘。另一种导航方式则利用微机电传感器系统(MEMS)来传递导航信息。还有一种反馈模式则采用以编码器为基础的里程表。该里程表根据其推进系统的数据对移动系统进行定位。通过从电机提取传感器反馈信息以便对路线进行精确评估。电机的霍尔传感器因其小巧廉价而代替了辅助光学编码器得到应用。霍尔传感器与选用的电机/齿轮箱组合相匹配，使里程测算用的精度达到1毫米以下。

一旦为自控机器人车选定了合适的动作控制系统并投入实施后，软件开发将始终占开发成本的一个重头。开发小组所面临的更高挑战之一便是设计出顺畅而可靠的导航动作，以实现在特殊环境条件下的精确定位。这需要多项编程，以便对船体清洁过程中可能出现的不同情况作出反应。这套复杂系统中最为困难的部分在于控制逻辑的正确架构，扩展导航行为。

“即便已经投入了多年的艰苦工作，还需要对软件开发投入高额成本”，Holappa先生叙述道。“虽然，机器人小车已经完全具备使用条件，但是还要在船体上进行一系列测试。”如今，机器人车就已经能够在极为不利的条件下，在没有绘制图像的区域中完成自己的任务。此外，小车还必须能够返回水面进行回收。这听起来是一项极为艰巨的任务，但是Holappa先生却非常乐观：“不久前，一位技术人员已经接受了此项应用培训并且在极短的时间内掌握了此设备。用户界面已经包括在SeaRobotics的无人水面航行器(USV)产品系列中。该界面采用直观的图形界面。其效果在经过多家不同客户数百小时的实用后已得到验证”。小车工作无误，导航软件运行正常。下一个目标是构建界面的结构，以使HullBUG系统更易于用户操作，即便是未经过专门技术培训的人员也能够操作系统。