目前,景区人工湖、校园人工湖等小型水域垃圾漂浮物的清理方式主要采用人工清理,存在效率低、人工成本高、不安全等弊端。而市场上的水面垃圾清理船主要适用于漂浮物集中的大型区域的清理,其成本高、结构复杂、体型大。目前市场上尚缺乏在小型水域的清洁装置,本文基于嵌入式系统设计了一个具有视频监控、语音控制、地图显示、水质监测、侧翻报警和远程监控等功能的小区域水面清洁机器人船体系统。本系统的设计分为三个部分,分别是系统硬件设计、嵌入式软件设计以及上位机软件设计。嵌入式硬件核心电路采用iTOP-4412核心板,并围绕核心电路设计了主控电路、电源电路、串口通信电路、电池电压采集电路。采用花生壳搭建了内网穿透的硬件环境,实现内外网的通信。采用4G无线路由器和本地服务器实现远程控制机器人清理水面垃圾。嵌入式软件设计:主要有配置嵌入式软件开发环境、设计通信协议、采用epo11模型设计本地服务器解决多客户端监控、采用线程池优化多线程的调用以及采用ET模式(边缘触发)优化缓冲数据的读取,提高了服务器的效率。通过电机控制机器人的前后左右加减速,传感器采集程序的设计,包括视频图像、GPS数据、水质浊度数据、倾角传感器数据、电池电量。手机客户端软件设计:主要有百度地图运动轨迹的显示,包括动态运动轨迹和历史运动轨迹的绘制;视频监控主要有直播和回放功能;语音控制:将用户的语音指令通过百度语音服务器解析后,转换为机器人的动作指令;水质监测:浊度数据曲线显示。本文研制的水面清洁机器人,在学校湖面完成了调试。它具有体积小、动作灵活和清洁效率高的特点,对于小区域的打捞效果极佳。它可以减轻水域的环境污染问题,减少人力成本,弥补小型水域市场产品的空缺,具有良好的产业化应用前景。