传统的水质检测方法普遍利用人手采样的方式进行，这种方法不但浪费许多人力物力，也很费时。平均每次采集水库中的1个点就需要大概15分钟时间，同时也需要利用船等工具到达水库中央。
为了解决上述问题，一部可以方便地检测水中各种污染数据的装置是必需的。对于水下检测和采样，最直接的方法就是把一部ROV(水底机器人)放到水中，再配合水泵把水抽到水面上作检测。因此，我希望设计并制作一个可以方便快速地收集水面数据，运载水底机器人并按指令放下和回收的装置。因为无人船具有高机动性及高持续性的性能，可以满足我所期望的功能，所以我选用了无人船作为研究对象。通过二者的结合，我希望制作一部可以在不同深度水体中收集数据的机器人。
子母式水质检测机器人的工作原理是由无人船把水底机器人运载到水面不同的位置，再把水底机器人放入水中，水底机器人的推进器开启，让其沉到水面下，能过其装配的各种水质传感器收集不同深度的水质数据。以下分别对水底机器人和无人船进行讲解。
水底机器人装有4种水质传感器，分别是温度、酸碱值、溶解氧、导电率，另外装有1个深度传感器，用来监控和调整水底机器人的深度。水底机器人的防水舱中内置电池和各种电子零件，使用Raspberry Pi、Arduino mini及Pololu马达控制板作数据收集和控制机器人。水底机器人上安装有1个摄像头，可以随时监控水底的情况。不同于市面上的水底机器人，这个产品只需要做垂直运动，所以没有安装水平方向移动的推进器。
防水舱垂直放置，并利用包围防水舱的结构固定推进器，不但令水底机器人更轻便，还大大减小了体积，推进器可以用较小的力使水底机器人沉入水底。
采集数据：在水底机器人的Raspberry Pi中，有4个txt档案记录当前的传感器数据，还有1个txt档案用来记录GPS数值。
导航与动力系统：在无人船的后方装有2个推进器，用以在水面上自由移动。另外，在船上装有1个GPS天线模块。
数据采集系统：传感器数据收集是水底机器人负责的，而无人船最主要的工作是抽取水样本。在船上装有1个水泵，水泵的进水管就是连接线里面的水管。
连接线收放系统：用导电滑环把连接线卷起来。这个设计不但可以解决信号传导的问题，还具有让液体通过的功能。在滑环旁边加装1个齿轮，再用2个马达作驱动，从而加大扭力。
无人船应用了PID控制转角和推进器的力度。同时，为了达到远程控制，编写了一个网络应用程序控制无人船和实时浏览数据。
水下扩展这是子母式水质检测机器人最大的创新点。传统的水质检测机器人能采集数据的范围仅限于水面，但通过无人船和水底机器人的组合，数据采集的范围可以覆盖整个水体。
模块化设计的传感器子母式水质检测机器人装有4个常用的水质传感器，分别测量温度、酸碱值、溶解氧和导电率。
水底机器人的远程控制现在市面上的水底机器部分都是与岸上的控制系统进行有线通讯，原因是水会反射高频电磁波，使遥控器的控制信号很难传送到在水下的水底机器人。
实时数据检视与可视化水底机器人收集的数据会被储存到它自己本身的Raspberry Pi中，而无人船的Raspberry Pi每隔一小段时间就会询问水底机器人获取的水质数据。当数据传到无人船后，再通过船上的路由器传输到建立的服务器的数据库中。
利用子母式深水水质检测机器人，可以在不同水层收集实时数据，或进行定点采样及分析。利用这些数据，可以及时发现水污染，并提前作出预防。另外，利用无人船的机动性和水底机器人可深入水底进行任务和勘查，这两种高效而重要的功能将帮助水质检测人员对水体进行更深入的了解和全面检测。我想推广的不只是无人船和水底机器人的技术，而是利用这些工具，更有效且更全面地得知湖、河等水体的水质数据，以预防严重水污染的暴发，还有提倡水质环保的意义。
可以在水下不同部位取样，达到了全面采样、科学评价水质的目的。利用无人船连续收集水下水样数据，并进行分析，为环保部门提供有效参考。不足之处在于样品的存储容器较少，建议增加更多采样存储容器，使检测更全面。
