基于機(jī)器視覺的智能清潔船的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開的基于機(jī)器視覺的智能清潔船，包括船體，船體上設(shè)置有相連的動(dòng)力裝置和螺旋槳，船體上設(shè)置有浮體，浮體內(nèi)設(shè)置有控制驅(qū)動(dòng)裝置，浮體上設(shè)置有支架，支架的頂部設(shè)置有相連的攝像頭和無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，浮體上還分別設(shè)置有發(fā)電裝置、除油裝置、以及撿垃圾裝置，控制驅(qū)動(dòng)裝置分別與發(fā)電裝置、除油裝置以及撿垃圾裝置相連。本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的智能清潔船解決了現(xiàn)有的清潔船只功能單一以及智能化程度低的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的智能清潔船能夠智能識(shí)別水面油污和垃圾并進(jìn)行清理，同時(shí)還可以利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源提供部分動(dòng)能補(bǔ)充，其智能化程度高，能源耗費(fèi)少，并且清潔效果好，節(jié)省了大量人力、物力和財(cái)力。
【專利說(shuō)明】基于機(jī)器視覺的智能清潔船

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于船舶【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于機(jī)器視覺的智能清潔船。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水體污染也日益嚴(yán)重。原油污染以及不計(jì)其數(shù)的垃圾導(dǎo)致近海海面污染嚴(yán)重，出現(xiàn)水質(zhì)惡化以及許多海洋生物因吞食污染物而大量死亡的現(xiàn)象；與此同時(shí)內(nèi)陸河又存在垃圾成群，水體惡臭難耐的問(wèn)題。這些問(wèn)題對(duì)人們的生活環(huán)境和生態(tài)平衡都構(gòu)成較大威脅。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外雖已有一些水面油污清除裝置，但是現(xiàn)有的污染物處理裝置存在以下缺點(diǎn):(I)裝置笨重，功能單一；(2)裝置均為人工控制；(3)裝置在執(zhí)行清潔任務(wù)時(shí)，耗能大，同時(shí)存在二次污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]綜上所述，目前的清潔裝置對(duì)于水面污染物處理方式側(cè)重于單一化、人工化，對(duì)水面的清潔效率較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于機(jī)器視覺的智能清潔船，解決了現(xiàn)有的清潔船只功能單一以及智能化程度低的缺點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:基于機(jī)器視覺的智能清潔船，包括船體，船體上設(shè)置有相連的動(dòng)力裝置和螺旋槳，船體上設(shè)置有浮體，浮體內(nèi)設(shè)置有控制驅(qū)動(dòng)裝置，浮體上設(shè)置有支架，支架的頂部設(shè)置有相連的攝像頭和無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，浮體上還分別設(shè)置有發(fā)電裝置、除油裝置、以及撿垃圾裝置，控制驅(qū)動(dòng)裝置分別與發(fā)電裝置、除油裝置以及撿垃圾裝置相連。
[0007]本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于，
[0008]控制驅(qū)動(dòng)裝置包括下位機(jī)，下位機(jī)還依次連接有無(wú)線通信模塊，下位機(jī)還分別連接有減速電機(jī)和舵機(jī)，減速電機(jī)和舵機(jī)共同與發(fā)電裝置相連，并且減速電機(jī)還與除油裝置相連，舵機(jī)與撿垃圾裝置相連。
[0009]下位機(jī)通過(guò)繼電器分別與減速電機(jī)和舵機(jī)相連。
[0010]發(fā)電裝置包括分別設(shè)置于浮體兩側(cè)的帶輪裝置，每個(gè)帶輪裝置的上部和下部分別設(shè)置有風(fēng)帆，風(fēng)帆帶動(dòng)帶輪裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，浮體兩側(cè)的帶輪裝置共同連接有差速器，差速器通過(guò)發(fā)電機(jī)還連接有電池，電池分別與減速電機(jī)和舵機(jī)相連。
[0011]發(fā)電裝置還包括設(shè)置于支架上的太陽(yáng)能電池板，太陽(yáng)能電池板與電池相連。
[0012]除油裝置包括設(shè)置于支架上的兩個(gè)滾輪，浮體上位于滾輪下方的位置設(shè)置有集油箱，浮體的前端設(shè)置有前傾支架，前傾支架上設(shè)置有支撐輪，支撐輪和其中一個(gè)滾輪通過(guò)吸油皮帶相連，吸油皮帶與兩個(gè)滾輪緊密接觸，與吸油皮帶相連的滾輪還與減速電機(jī)相連。
[0013]撿垃圾裝置包括設(shè)置于浮體上的機(jī)械臂和垃圾箱，機(jī)械臂與舵機(jī)相連。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的智能清潔船解決了現(xiàn)有的清潔船只功能單一以及智能化程度低的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的智能清潔船能夠智能識(shí)別水面油污和垃圾并進(jìn)行清理，同時(shí)還可以利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源提供部分動(dòng)能補(bǔ)充，其智能化程度高，能源耗費(fèi)少，并且清潔效果好，節(jié)省了大量人力、物力和財(cái)力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的智能清潔船的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的智能清潔船的側(cè)視圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的智能清潔船的俯視圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的智能清潔船的控制驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，1.浮體，2.垃圾箱，3.差速器，4.太陽(yáng)能電池板，5.支架，6.滾輪，7.攝像頭，8.機(jī)械臂，9.吸油皮帶，10.前傾支架，11.支撐輪，12.帶輪裝置，13.船體，14.風(fēng)帆，15.集油箱，16.動(dòng)力裝置，17.螺旋槳，18.發(fā)電機(jī)，19.電池，20.無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，21.控制驅(qū)動(dòng)裝置，22.下位機(jī)，23.無(wú)線通信模塊，24.減速電機(jī)，25.舵機(jī)，26.繼電器。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]本實(shí)用新型提供的基于機(jī)器視覺的智能清潔船的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括船體13，船體13上設(shè)置有相連的動(dòng)力裝置16和螺旋槳17，船體13上設(shè)置有浮體1，浮體I內(nèi)設(shè)置有控制驅(qū)動(dòng)裝置21，浮體I上設(shè)置有支架5，支架5的頂部設(shè)置有相連的攝像頭7和無(wú)線信號(hào)發(fā)射器20，浮體I上還分別設(shè)置有發(fā)電裝置、除油裝置、以及撿垃圾裝置，控制驅(qū)動(dòng)裝置21分別與發(fā)電裝置、除油裝置以及撿垃圾裝置相連。
[0022]控制驅(qū)動(dòng)裝置21包括下位機(jī)22，下位機(jī)22還依次連接有無(wú)線通信模塊23，下位機(jī)22還分別連接有減速電機(jī)24和舵機(jī)25，減速電機(jī)24和舵機(jī)25共同與發(fā)電裝置相連，并且減速電機(jī)24還與除油裝置相連，舵機(jī)25與撿垃圾裝置相連。
[0023]下位機(jī)22通過(guò)繼電器26分別與減速電機(jī)24和舵機(jī)25相連。
[0024]發(fā)電裝置包括分別設(shè)置于浮體I兩側(cè)的帶輪裝置12，每個(gè)帶輪裝置12的上部和下部分別設(shè)置有風(fēng)帆14，風(fēng)帆14帶動(dòng)帶輪裝置12運(yùn)轉(zhuǎn)，浮體I兩側(cè)的帶輪裝置12共同連接有差速器3，差速器3通過(guò)發(fā)電機(jī)18還連接有電池19，電池19分別與減速電機(jī)24和舵機(jī)25相連。
[0025]發(fā)電裝置還包括設(shè)置于支架5上的太陽(yáng)能電池板4，太陽(yáng)能電池板4與電池19相連。
[0026]除油裝置包括設(shè)置于支架5上的兩個(gè)滾輪6，浮體I上位于滾輪6下方的位置設(shè)置有集油箱15，浮體I的前端設(shè)置有前傾支架10，前傾支架10上設(shè)置有支撐輪11，支撐輪11和其中一個(gè)滾輪6通過(guò)吸油皮帶9相連，吸油皮帶9與兩個(gè)滾輪6緊密接觸，與吸油皮帶9相連的滾輪6還與減速電機(jī)24相連。
[0027]撿垃圾裝置包括設(shè)置于浮體I上的機(jī)械臂8和垃圾箱2，機(jī)械臂8與舵機(jī)25相連。
[0028]由于AT89S52是一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，可以為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案，因此本實(shí)用新型的智能清潔船的下位機(jī)22選用AT89S52芯片，為了下位機(jī)22與電腦等上位機(jī)的通信，因此在下位機(jī)22上連接無(wú)線通信模塊23與上位機(jī)通信，考慮到傳輸距離以及耗能的問(wèn)題，無(wú)線通信模塊23選擇具有傳輸距離遠(yuǎn)且功耗低等優(yōu)點(diǎn)的APC220-43芯片；為了驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所以在下位機(jī)22上連接有繼電器26驅(qū)動(dòng)電機(jī)，而繼電器26選擇Relay繼電器；不同功能的實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的要求不同，對(duì)于處理油污來(lái)說(shuō):需要吸油皮帶9轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定且緩慢，這樣浸入油污的那部分皮帶吸油就越充分，位于兩個(gè)滾輪6處一次擠壓的效果就越好，因而減速電機(jī)24選用速度穩(wěn)定，扭力大的ASLONGJGA25-370RC碳刷直流減速電機(jī)作為除油部分的動(dòng)力來(lái)源，而撿垃圾功能的實(shí)現(xiàn)則需要機(jī)械臂8能抓緊垃圾，不致出現(xiàn)垃圾還未到達(dá)垃圾箱2中就滑落的現(xiàn)象，因此舵機(jī)25選擇功率低，扭力大的MG996R型舵機(jī)來(lái)控制機(jī)械臂8運(yùn)動(dòng)。
[0029]當(dāng)本實(shí)用新型的智能清潔船需要航行時(shí)，通過(guò)船體13上的動(dòng)力裝置16驅(qū)動(dòng)螺旋槳17轉(zhuǎn)動(dòng)從而推動(dòng)整個(gè)設(shè)備的航行；在自然狀態(tài)下，船體13通過(guò)下錨停止運(yùn)行，風(fēng)帆14的上部位于空氣中、下部位于水中，當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)帆14以及水流沖擊位于水中的風(fēng)帆14時(shí)，風(fēng)帆14推動(dòng)浮體I兩側(cè)的帶輪裝置12運(yùn)轉(zhuǎn)，而與兩側(cè)帶輪裝置12相連的差速器3使兩個(gè)帶輪裝置12的運(yùn)轉(zhuǎn)速度相同，同時(shí)將此機(jī)械能通過(guò)發(fā)電機(jī)18轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)在電池19中，位于支架5上的太陽(yáng)能電池板4也可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在電池19中，電池19中的電能用于驅(qū)動(dòng)與其分別相連的減速電機(jī)24和舵機(jī)25工作；在航行過(guò)程中，位于支架5上的攝像頭將拍到的畫面通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器20發(fā)送到例如電腦等上位機(jī)上，上位機(jī)經(jīng)過(guò)對(duì)圖像處理后向下位機(jī)22發(fā)送處理指令，下位機(jī)22通過(guò)無(wú)線通信模塊23的APC220-43芯片接收處理指令，當(dāng)上位機(jī)判斷所處水域?yàn)橛臀鬯驎r(shí)，下位機(jī)22通過(guò)繼電器26控制減速電機(jī)24運(yùn)轉(zhuǎn)，減速電機(jī)24帶動(dòng)與其相連的滾輪6旋轉(zhuǎn)，同時(shí)吸油皮帶9在吸取了水中的油污后在滾輪6與前傾支架10上的支撐輪11間運(yùn)轉(zhuǎn)，吸油皮帶9上吸附的油污通過(guò)兩個(gè)相距極近的滾輪6的擠壓后油污滴落在位于下方的集油箱15內(nèi)以便后期的回收利用，當(dāng)上位機(jī)判斷所處水域有垃圾時(shí)，下位機(jī)22通過(guò)繼電器26控制舵機(jī)25控制機(jī)械臂夾取垃圾并拋擲在垃圾箱2內(nèi)。
[0030]通過(guò)上述方式，本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的智能清潔船解決了現(xiàn)有的清潔船只功能單一以及智能化程度低的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的智能清潔船能夠智能識(shí)別水面油污和垃圾并進(jìn)行清理，同時(shí)還可以利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源提供部分動(dòng)能補(bǔ)充，其智能化程度高，能源耗費(fèi)少，并且清潔效果好，節(jié)省了大量人力、物力和財(cái)力。
【權(quán)利要求】
1.基于機(jī)器視覺的智能清潔船，其特征在于，包括船體(13)，船體(13)上設(shè)置有相連的動(dòng)力裝置(16)和螺旋槳(17)，船體(13)上設(shè)置有浮體(1)，浮體(I)內(nèi)設(shè)置有控制驅(qū)動(dòng)裝置(21)，浮體(I)上設(shè)置有支架(5)，支架(5)的頂部設(shè)置有相連的攝像頭(7)和無(wú)線信號(hào)發(fā)射器(20)，浮體(I)上還分別設(shè)置有發(fā)電裝置、除油裝置、以及撿垃圾裝置，控制驅(qū)動(dòng)裝置(21)分別與發(fā)電裝置、除油裝置以及撿垃圾裝置相連。
2.如權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的智能清潔船，其特征在于，所述控制驅(qū)動(dòng)裝置(21)包括下位機(jī)(22 )，下位機(jī)(22 )還依次連接有無(wú)線通信模塊(23 )，下位機(jī)(22 )還分別連接有減速電機(jī)(24)和舵機(jī)(25)，減速電機(jī)(24)和舵機(jī)(25)共同與發(fā)電裝置相連，并且減速電機(jī)(24)還與除油裝置相連，舵機(jī)(25)與撿垃圾裝置相連。
3.如權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺的智能清潔船，其特征在于，所述下位機(jī)(22)通過(guò)繼電器(26)分別與減速電機(jī)(24)和舵機(jī)(25)相連。
4.如權(quán)利要求2或3任一項(xiàng)所述的基于機(jī)器視覺的智能清潔船，其特征在于，所述發(fā)電裝置包括分別設(shè)置于浮體(I)兩側(cè)的帶輪裝置(12)，每個(gè)帶輪裝置(12)的上部和下部分別設(shè)置有風(fēng)帆(14)，風(fēng)帆(14)帶動(dòng)帶輪裝置(12)運(yùn)轉(zhuǎn)，浮體(I)兩側(cè)的帶輪裝置(12)共同連接有差速器(3)，差速器(3)通過(guò)發(fā)電機(jī)(18)還連接有電池(19)，電池(19)分別與減速電機(jī)(24)和舵機(jī)(25)相連。
5.如權(quán)利要求4所述的基于機(jī)器視覺的智能清潔船，其特征在于，所述發(fā)電裝置還包括設(shè)置于支架(5)上的太陽(yáng)能電池板(4)，太陽(yáng)能電池板(4)與電池(19)相連。
6.如權(quán)利要求2或3任一項(xiàng)所述的基于機(jī)器視覺的智能清潔船，其特征在于，所述除油裝置包括設(shè)置于支架(5)上的兩個(gè)滾輪(6)，所述浮體(I)上位于滾輪(6)下方的位置設(shè)置有集油箱(15)，所述浮體(I)的前端設(shè)置有前傾支架(10)，前傾支架(10)上設(shè)置有支撐輪(11)，支撐輪(11)和其中一個(gè)滾輪(6)通過(guò)吸油皮帶(9)相連，吸油皮帶(9)與兩個(gè)滾輪(6)緊密接觸，與吸油皮帶(9)相連的滾輪(6)還與減速電機(jī)(24)相連。
7.如權(quán)利要求2或3任一項(xiàng)所述的基于機(jī)器視覺的智能清潔船，其特征在于，所述撿垃圾裝置包括設(shè)置于所述浮體(I)上的機(jī)械臂(8)和垃圾箱(2)，機(jī)械臂(8)與舵機(jī)(25)相連。
【文檔編號(hào)】E02B15/10GK203921144SQ201420195351
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】邵建斌, 孫娜, 劉龍飛, 蘇旭陽(yáng), 翟樂(lè)樂(lè), 王敏樂(lè) 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)